Comisión Nacional del Agua

MANUAL DE AGUA POTABLE,

ALCANTARILLADO Y SANEAMIENTO

OBRAS ACCESORIAS PARA ALCANTARILLADO SANITARIO Y PLUVIAL

Diciembre de 2007

www.cna.gob.mx

ADVERTENCIA Se autoriza la reproducción sin alteraciones del material contenido en esta obra, sin fines de lucro y citando la fuente. Esta publicación forma parte de los productos generados por la Subdirección General de Agua Potable, Drenaje y Saneamiento, cuyo cuidado editorial estuvo a cargo de la Gerencia de Cuencas Transfronterizas de la Comisión Nacional del Agua. Manual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento. Edición 2007 ISBN: 978-968-817-880-5 Autor: Comisión Nacional del Agua Insurgentes Sur No. 2416 Col. Copilco El Bajo C.P. 04340, Coyoacán, México, D.F. Tel. (55) 5174-4000 www.cna.gob.mx Editor: Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales Boulevard Adolfo Ruiz Cortines No. 4209 Col. Jardines de la Montaña, C.P 14210, Tlalpan, México, D.F. Impreso en México Distribución gratuita. Prohibida su venta.

Comisión Nacional del Agua Ing. José Luis Luege Tamargo Director General Ing. Marco Antonio Velázquez Holguín Coordinador de Asesores de la Dirección General Ing. Raúl Alberto Navarro Garza Subdirector General de Administración Lic. Roberto Anaya Moreno Subdirector General de Administración del Agua Ing. José Ramón Ardavín Ituarte Subdirector General de Agua Potable, Drenaje y Saneamiento Ing. Sergio Soto Priante Subdirector General de Infraestructura Hidroagrícola Lic. Jesús Becerra Pedrote Subdirector General Jurídico Ing. José Antonio Rodríguez Tirado Subdirector General de Programación Dr. Felipe Ignacio Arreguín Cortés Subdirector General Técnico Lic. René Francisco Bolio Halloran Coordinador General de Atención de Emergencias y Consejos de Cuenca M.C.C. Heidi Storsberg Montes Coordinadora General de Atención Institucional, Comunicación y Cultura del Agua Lic. Mario Alberto Rodríguez Pérez Coordinador General de Revisión y Liquidación Fiscal Dr. Michel Rosengaus Moshinsky Coordinador General del Servicio Meteorológico Nacional C. Rafael Reyes Guerra Titular del Órgano Interno de Control Responsable de la publicación: Subdirección General de Agua Potable, Drenaje y Saneamiento

Coordinador a cargo del proyecto: Ing. Eduardo Martínez Oliver Subgerente de Normalización La Comisión Nacional del Agua contrató la Edición 2007 de los Manuales con el

INSTITUTO MEXICANO DE TECNOLOGÍA DEL AGUA según convenio CNA-IMTA-SGT-GINT-001-2007 (Proyecto HC0758.3) del 2 de julio de 2007 Participaron:

Dr. Velitchko G. Tzatchkov M. I. Ignacio A. Caldiño Villagómez

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN ........................................................................................................1

1. DESCARGAS DOMICILIARIAS .............................................................................2

1.1 TUBERÍA DE CONCRETO ...................................................................................3 1.2 TUBERÍA DE FIBROCEMENTO ...........................................................................4 1.3 TUBERÍA DE POLI(CLORURO DE VINILO) (PVC) ..............................................5 1.3.1 Descargas conectadas a 45°..............................................................................7 1.3.2 Descargas conectadas a 90° por la parte superior de la atarjea ........................8 1.4 TUBERÍA DE POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD. ............................................9 1.5 CONCRETO POLIMÉRICO (POLICRETO) ..........................................................9

2. ESTRUCTURAS EN LA CONDUCCIÓN ..............................................................14

2.1 POZO DE VISITA................................................................................................14 2.1.1 Pozo fabricado en sitio (“in situ”) ......................................................................15 2.1.2 Pozos de visita prefabricados...........................................................................18 2.1.3 Separación entre pozos de visita .....................................................................25 2.1.4 Conexión a pozo de visita ................................................................................26 2.2 CAJAS UNIÓN ....................................................................................................29 2.2.1 Caja de conexión..............................................................................................29 2.2.2 Caja de deflexión..............................................................................................29 2.3 ESTRUCTURAS DE DISIPACIÓN DE ENERGÍA (CAÍDAS) ..............................31 2.3.1 Pozos de visita con caída natural .....................................................................31 2.3.2 Pozos con caída adosada. ...............................................................................31 2.3.3 Estructuras de caída escalonada .....................................................................33

3. BROCALES ..........................................................................................................34

4. TAPAS ..................................................................................................................35

4.1 INSTALACIÓN ....................................................................................................36 4.2 RECOMENDACIONES .......................................................................................39 4.3 MARIMBAS .........................................................................................................39

5. COLADERAS........................................................................................................41

5.1 CAPTACIÓN .......................................................................................................41 5.2 COLADERA DE BANQUETA ..............................................................................41 5.3 COLADERA DE PISO .........................................................................................42 5.4 BOCA DE TORMENTA .......................................................................................43

6. ESTRUCTURA DE DESCARGA ..........................................................................48

6.1 CARACTERÍSTICAS...........................................................................................48 6.2 SITIOS DE VERTIDO..........................................................................................48 6.3 DATOS DE DISEÑO ...........................................................................................50

7. CRUCES ELEVADOS...........................................................................................54

i

7.1 AUTO-SOPORTADOS........................................................................................54 7.2 SOPORTADOS ...................................................................................................55 7.3 ADOSADOS........................................................................................................55 7.4 OTRO TIPO.........................................................................................................60

8. SIFONES INVERTIDOS........................................................................................62

9. BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................64

ii

INTRODUCCIÓN El Manual de Agua Potable Alcantarillado y Saneamiento referente al tema de Obras Accesorias para Alcantarillado Sanitario y Pluvial, tiene como objetivo fundamental el determinar las estructuras que se utilizan comúnmente en los sistemas de alcantarillado sanitario y pluvial como son las descargas domiciliarias, estructuras en la conducción (pozos de visita, cajas unión y de disipación de energía), tapas, coladeras, estructuras de descarga, sifones; entre otros, con el fin de brindar al proyectista los elementos necesarios para la elaboración de proyectos de alcantarillado. El sistema de alcantarillado es un conjunto de obras que sirven para la recolección, conducción y disposición final de las aguas residuales o de lluvia hasta sitios donde no provoquen daños e inconvenientes a los habitantes de poblaciones de donde provienen dichas aguas, así como a las poblaciones cercanas. La recolección de aguas en este sistema puede ser de 3 tipos diferentes: alcantarillado de aguas de lluvia, compuesto de las instalaciones destinadas a la recolección y transporte de agua de lluvias, alcantarillado de aguas residuales, sistema que se encarga de la recolección y transporte de las aguas residuales domésticas y/o industriales y el alcantarillado combinado que consta de la recolección y transporte tanto de las aguas residuales como las de lluvia. Los distintos tipos de accesorios que se utilizan en estos sistemas se incluyen en este manual, así como las características particulares de cada uno, que se utilizaran de acuerdo a las necesidades específicas de cada proyecto. A continuación se mencionan algunas definiciones de los conceptos que se manejan. Tubería.- Es un conducto de sección circular para el transporte de agua, existen de diferentes diámetros y materiales los cuales deben cumplir las normas técnicas correspondientes de fabricación. Accesorios.- Se define comúnmente a los elementos componentes de un sistema de tuberías, diferentes de las tuberías en sí, tales como uniones, codos, tees, etc. Albañales (Descargas Domiciliarias).- Se denominan así a los conductos que recolectan las aportaciones de aguas residuales de una casa o edificio y las entregan a la red municipal. Pozo de visita.- Es una estructura en forma de chimenea vertical que se coloca sobre las tuberías a cuyo interior se tiene acceso por la superficie de la calle, son construidos de tabique, concreto reforzado, o prefabricados, los cuales pueden ser de fibrocemento, concreto, policreto u otros materiales, el pozo de visita tiene por función la inspección, limpieza y ventilación de las tuberías,

1

Brocal.- Es la estructura colocada en la parte superior de un pozo de visita que sirve de base a la tapa, puede ser de concreto o de Fo. Fo. Tapas.- Son estructuras planas que se colocan sobre el brocal a nivel de la rasante de la vialidad de forma que no interfiera con el tránsito ni cauce deterioro del pavimento, son del mismo material del que esta fabricado el brocal, y deben ser de tipo ranurado o con ventilación. Coladeras.- Son estructuras de captación de aguas pluviales que permiten su entrada al sistema de interceptores. Estructura de descarga.- Es la obra final del emisor que permite el vertido de las aguas negras o pluviales a un cuerpo o corriente receptora. Sifones invertidos.- Son estructuras que sirven para salvar el paso de una depresión del terreno. 1. DESCARGAS DOMICILIARIAS La descarga domiciliaria o albañal, es una tubería que permite el desalojo de las aguas residuales de las edificaciones a las atarjeas de la red urbana o municipal. La descarga se inicia en un registro principal localizado en el interior del predio, provisto de una tapa de cierre hermético que impide la salida de malos olores, (ver figura 1.1). La profundidad mínima de la zanja se recomienda que tenga un colchón de 0.90 m, sobre el lomo del tubo de la atarjea, en lugares con tráfico vehicular, o 0.60 m sobre el lomo cuando no exista tráfico, para más detalles consultar el Manual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento, en el tema de Alcantarillado Sanitario.

Paramento de fachada

Arroyo vial

Flujo

RegistroPrincipal

Cimiento

Atarjea

Silleta de descarga

Codo de 45°

Albañal

Banqueta

o slant

Flujo

Figura 1.1 Descarga domiciliaria con tubería de PVC

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El albañal se conecta al sistema de alcantarillado con una pendiente del 2 ó 1 % como mínimo, y con un ángulo de 45°. Las piezas necesarias según el tipo de material de la descarga, deben garantizar que la conexión del albañal a la atarjea sea hermética. Dependiendo del tipo de material de la atarjea o colector, se debe seleccionar de preferencia el mismo material en la tubería de albañal y el de las piezas especiales, así como el correspondiente procedimiento de conexión. Además, hay que considerar que en algunos casos el diámetro del albañal es muy pequeño en comparación con el de la atarjea, por lo que no es recomendable que se lleve a cabo la unión directa con un diámetro mucho mayor, sino que es necesario prever una atarjea “madrina”, la cual servirá para ir interceptando los albañales hasta que el diámetro de dicha tubería sea adecuado para unirse a la atarjea de la red municipal; si las dimensiones de las tuberías por unir no permiten el uso de las conexiones existentes, será necesario hacer uso de un pozo de visita. A continuación se describen los tipos de materiales que comúnmente se emplean en los elementos que constituyen las descargas domiciliarias. 1.1 TUBERÍA DE CONCRETO Se requiere de una pieza, denominada slant, de concreto con campana y con un extremo espiga cortado a 45º con respecto a su eje; un codo a 45º de concreto con espiga y campana para su acoplamiento al albañal, el cual va unido al slant, ver detalle en la figura 1.2. Las dimensiones de la tubería como de las conexiones necesarias se muestran en la Tabla 1.1.

Tabla 1.1 Dimensiones nominales en piezas de concreto

TIPO DE PIEZA DIÁMETRO(m) Tubería de concreto simple con

junta hermética 0.15 0.20

Codo de 45° 0.15 0.20

Slant 0.15 0.20

3

Colchón mínimode 0.90 mTubería del

albañal

Slant

Atarjea de concreto

Relleno apisonado

Plantilla apisonada

Ancho de zanja

Codo de 45°

0.15 m

0.0045 m

0.0045 m

Variable

CORTE

Atarjea de concreto

Slant

Codo de 45º

Tubería de albañal 0.15 m

45°

PLANTA

Figura 1.2 Tubería de concreto

1.2 TUBERÍA DE FIBROCEMENTO La conexión es similar al de una tubería de concreto (ver detalle en la figura 1.3), y en este tipo de material se tienen las dimensiones nominales siguientes, ver tabla 1.2.

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Tabla 1.2 Dimensiones nominales en piezas de fibrocemento

TIPO DE PIEZA DIÁMETRO (m)

Tubería de fibrocemento 0.15 0.20

Codo de 45° 0.15 Slant 0.15

1.3 TUBERÍA DE POLI(CLORURO DE VINILO) (PVC) Este tipo de material permite:

- Mayor avance de obra (instalación) gracias a la longitud de los tubos y su junta con empaque de material elastomérico integrado.

- Instalar rápidamente las descargas domiciliarias bajo prácticamente cualquier circunstancia, al contar con silletas que no requieren ser cementadas; su diseño con anillo de hule y libres de partes metálicas, aseguran la hermeticidad de la unión instantáneamente y a largo plazo.

Los tubos de PVC se fabrican generalmente en longitudes de seis metros, sus diámetros y espesores se muestran en la tabla 1.3. Existen yees y varios tipos de silletas para conectar las descargas domiciliarias a la red, ya sea a 45° ó a 90°(por la parte superior de la atarjea). La selección depende del momento de su instalación (durante o después de la construcción de las atarjeas, o cuando ya este funcionando el sistema), de las condiciones ambientales (temperaturas altas, lluvias frecuentes), de las experiencias o especificaciones del organismo operador, del costo de instalación de cada descarga, y de la disponibilidad de diámetro y facilidad de instalación hermética de cada pieza.

5

Colchón mínimode 0.90 m

0.15 m

0.0045 m

0.0045 m

Tubería delalbañal

Slant

Atarjea de concreto

Relleno apisonado

Plantilla apisonada

Ancho de zanja

Codo de 45°

Variable

CORTE

Atarjea de fibrocemento

Slant

Codo de 45º

Tubería de albañal

Ver tabla 1.2

45°

PLANTA

Figura 1.3 Tubería de fibrocemento

Hidráulicamente, una conexión a 45° funciona mejor que una a 90° porque genera menor pérdida de velocidad del fluido conducido, y contribuye a la capacidad de arrastre de la atarjea; además el riesgo de taponamiento es menor. Sin embargo, se ha observado que las descargas domiciliarias a 90°, conectadas por la parte superior de las atarjeas, no se obstruyen como se piensa (casi todos los países europeos se conectan de esta forma. Por otra parte, en los edificios con espacios reducidos se utilizan siempre codos de 87° y 0.11 m de diámetro). El agua, al entrar por la parte superior de la atarjea, cae dispersa como regadera, sobre el caudal de la atarjea sin alterar su velocidad.

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Mecánicamente, una conexión a 90° está menos expuesta a falla porque en ella las cargas externas, por ser paralelas al eje vertical de la silleta, pueden generar únicamente esfuerzos de compresión. Una conexión a 45° puede trabajar a flexión con lo cual existe el riesgo de falla en la unión atarjea-silleta donde se generan los máximos esfuerzos de tensión y compresión. Lo anterior se agudiza en zonas con suelos compresibles. Este caso se resuelve, en buena parte, permitiendo que las uniones atarjea-silleta puedan tener movimiento, como sucede con las yee acopladas con el sistema de unión espiga-campana. Entonces, bajo este planteamiento, la pieza más vulnerable a falla es la silleta cementar. Los volúmenes de obra pueden reducirse si el albañal exterior se instala con una pendiente del 20 al millar (la mínima), para reducir al máximo la profundidad de su zanja (respetando el colchón mínimo de 0.90 m, en el arroyo de la calle) y, mediante el codo y un tramo de tubo con campana, conectarse a la silleta acoplada en la atarjea. Las piezas necesarias para una conexión a 45° son: albañal, codo de 45°, y silleta cementar o yee. Mientras que para una conexión a 90° se requiere de un codo de 90° y silleta clic, (ver figura 1.4). Una vez que se realicen las operaciones de descubrir (si la red de atarjeas ya existe), marcar los puntos (aguas arriba y aguas abajo) donde se conectarán la descarga domiciliaria y excavar la zanja con la profundidad y pendiente adecuadas, pueden llevarse a cabo los siguientes procedimientos:

1.3.1 Descargas conectadas a 45° Cuando la descarga domiciliaria se realiza con “yees”, se corta el tubo en el punto marcado y se acopla el cople conexión, la yee y el codo de 45° se colocan para recibir el albañal. Si el punto donde se conecta la descarga coincide con la campana de un tubo, o se conecta a otra yee, no se requiere el cople conexión; cada yee contribuye a la longitud de la atarjea, (ver figura 1.4) Se le llama “silleta cementar” a la conexión que puede acoplarse con un anillo de hule o pegarse con cemento, se puede realizar la conexión durante la construcción o una vez que ya esta funcionando el sistema. Si la unión es con cemento, es necesario fijar la silleta por medio de un par de abrazaderas metálicas y esperar por lo menos dos horas antes de probar la hermeticidad de la unión. Las abrazaderas podrán retirarse después para utilizarse nuevamente. El codo se inserta a la silleta de la misma forma que la tubería y en dirección apropiada para recibir el albañal. El procedimiento de su instalación es:

- Localizar el punto exacto de la descarga y utilizando la silleta como guía marcar la perforación que se hará en el tubo.

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- Con una broca hacer varias perforaciones a una distancia de 0.015 m de la marca, terminar el corte con ayuda de un serrucho. Limpiar la rebabas y sobrantes en la perforación.

- Montar las abrazaderas sobre el tubo dejando una holgura para recibir la silleta.

- Si se utiliza anillo de hule, montar éste alrededor de la perforación del tubo, montar la silleta de acuerdo al marcado y apretar los flejes hasta evitar que la silleta gire o se deslice. Si no, limpiar las áreas de contacto de la silleta y el tubo. Aplicar una capa uniforme y abundante de cementante en las áreas de contacto que se limpiaron previamente, esto se logra al utilizar un aplicador (para tinte de pelo) y aplicar cordones de cementante perimetrales a la perforación (primero en la silleta y luego en el tubo) espaciados de 0.003 a 0.005 m, en toda el área de contacto.

- Montar inmediatamente la silleta en el tubo (para evitar que el cemento se volatilice), apretar los flejes alrededor de ella dándoles una tensión que no permita su desplazamiento.

- Una vez instalada la silleta, proceder a la instalación del codo y albañal exterior e iniciar el relleno apisonado.

1.3.2 Descargas conectadas a 90° por la parte superior de la atarjea La “silleta clic” está diseñada para conectarse por la parte superior del tubo y para evitar que la unión de la descarga domiciliaria pueda concentrar cargas externas sobre la parte del tubo donde se apoya, está provista de una canastilla de polipropileno, colocada en el interior de cada campana, que permite el deslizamiento vertical, a lo largo, de la espiga acoplada. Al accionar sus dos brazos hasta el broche, desliza hacia arriba un niple engrasado de un extremo que expande su empaque y lo presiona contra las paredes de la perforación del tubo y logra hermeticidad; se sujeta al quedar la parte abocinada dentro del tubo. El procedimiento de instalación de la silleta clic es el siguiente:

- Se traza el eje longitudinal del tubo y con una línea perpendicular a éste, se marca el centro.

- Con una perforadora de sierra o de calor, completamente vertical, se perfora lentamente un círculo en el tubo. Por ejemplo, si la descarga es de 0.16 m, se utiliza una perforadora de 0.159 m. Se eliminan las rebabas.

- Se toma la silleta y se cerciora que los brazos estén en posición vertical y que el empaque esté dentro de su nicho para asegurar que pase por la perforación.

- Se asienta bien la base de la silleta y se giran simultáneamente los brazos hacia su posición horizontal asegurándose que pasen por el broche.

- Una vez instalada la silleta, se acoplan el tubo vertical, el codo y el albañal exterior y se inicia el relleno apisonado

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Se puede utilizar un sifón domiciliar, el cual puede integrarse o sustituir al registro, ya que evita la entrada de insectos y malos olores a la vivienda. Las dimensiones de las tuberías y conexiones se muestran en la tabla 1.3. 1.4 TUBERÍA DE POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD. Se utiliza un slant o una silleta de 45º y un codo a 45º. La unión se hace mediante termofusión si el sistema esta seco, de lo contrario se emplea una silleta de polietileno sujetada con una abrazadera, ver detalle de la figura 1.5. Este tipo de material es el menos utilizado en campo, debido a que la unión de la tubería y de algunas conexiones requiere de equipo y personal especializado, ya que se realiza a base de termofusión, (ver figura 1.5). 1.5 CONCRETO POLIMÉRICO (POLICRETO) Es un material fabricado con base de matriz sintética y agregados minerales inorgánicos (no usa cemento tipo Pórtland). Entre sus aplicaciones para uso sanitario se encuentran: tapas, registros sanitarios para casa habitación, coladeras pluviales, brocales, tapas y pozos de visita, silleta de transición PVC-concreto, para descargas domiciliarias. El registro sanitario de Policreto tiene un diseño que permite la salida de tubos de PVC de 0.16 m o de concreto de 0.15 m de diámetro. Además, cuenta con accesos laterales preparados para recibir tubo de PVC de 0.11 m y de 0.05 m. Cuenta con una coladera integrada de fierro fundido de 0.20 x 0.20 m, ver figura 1.6, su ubicación dentro del predio, debe ser tal que garantice el colchón mínimo en el albañal exterior.

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Tabla 1.3 Dimensiones nominales de piezas de PVC

TIPO DE PIEZA DIÁMETRO (m) DIMENSIONES (m)

Tubería PVC

0.160 0.200 0.250 0.315 0.450 0.525 0.600

M1 M2 H

Silleta clic 0.200 a 0.125 0.250 a 0.125

0.067 0.067

0.104 0.104

0.185 0.185

L1 L2 Z1 Z2 Z3

Yee

0.160 a 0.110 0.160 a 0.160 0.200 a 0.110 0.200 a 0.160 0.250 a 0.110 0.250 a 0.160 0.315 a 0.160

0.323 0.393 0.362 0.431 0.437 0.506 0.531

0.081 0.081 0.099 0.099 0.134 0.134 0.144

0.002 0.037 -0.016 0.019 -0.037 -0.003 -0.032

0.168 0.194 0.195 0.221 0.228 0.254 0.297

0.159 0.194 0.180 0.214 0.206 0.241 0.275

Silleta cementar

0.200 a 0.110 0.200 a 0.160 0.250 a 0.110 0.250 a 0.160 0.315 a 0.110 0.315 a 0.160

Se fabrican a partir de las yees, o de tubo

L2 Z1 Z2

Codo 45° 0.110 0.160 0.200

0.060 0.081 0.099

0.026 0.037 0.046

0.029 0.042 0.054

L2 Z1 Z2

Codo 87°

0.110 0.160 0.200 0.250 0.315

0.060 0.081 0.099 0.134 0.144

0.059 0.084 0.105 0.132 0.166

0.065 0.091 0.113 0.143 0.180

L1

Sifón domiciliar 0.110 0.125

0.550 0.600

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CONEXIÓN CON RED PLUVIAL

ISOMÉTRICO

ISOMÉTRICO PERFIL

Registro principalCodo 45°

Albañal

Se puede utilizarsilleta cementada o yee

Z1

L1

Z1 Z3L2

Silleta cementar(fabricación manual)

Sifón domiciliar

L1

Corona del tubo

H

M1M2

Silleta W 90°Silleta clic

DESCARGA DOMICILIARIA

ISOMÉTRICO

Sifón domiciliar

Albañal

Codo de 90°

Silleta clic

Yee

0.11 a 0.20 m

Codo 45º

Z2

Z1

L2

0.0045 m

0.0045 m

Figura 1.4 Descargas domiciliarias con piezas de Policloruro de vinilo (PVC).

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Sus dimensiones nominales son: 0.40 m de ancho, 0.60 m de largo y 0.55 m de altura.

Silleta

Abrazadera

Codo de 45°

45°

Desviación

Tubería de albañal

Atarjea de polietileno

Soldaura a tope

Eje de atarjea

Codo de 45°

Soldadura de aporte

Unión por termofusión

Tubería de albañal

PERFIL

PERFIL

Figura 1.5 Detalles de unión para tubería de polietileno.

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Coladera de Fo. Fo. 0.20 x 0.20 m

0.40

0.60

0.55

Figura 1.6 Registro domiciliar prefabricado

La silleta de policreto ha sido diseñada para unir el albañal de PVC ó de cemento a tubos de concreto que cumplan con las normas mexicanas NMX-C-401-1996-ONNCCE ó NMX-C-402-1996-ONNCCE. Las medidas nominales son: 0.20x0.11 m, 0.20x0.16 m, 0.25x0.16 m, 0.30x0.16 m, ver figura 1.7. Su colocación se realiza perforando cuidadosamente con un cincel el tubo de concreto con la forma de entrada de la silleta, posteriormente se limpian las superficies de modo que se encuentren libre de polvo y grasa; se aplica una capa de cementante a las dos superficies del tubo y la silleta, se coloca la silleta y se sella con el adhesivo cementante formando un chaflán perimetral.

φ 1

φ 2

0.200 0.200 0.250 0.300

0.110 0.160 0.160 0.160

φ 1 φ 2

PERFIL

Figura 1.7 Silleta de policreto.

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2. ESTRUCTURAS EN LA CONDUCCIÓN Las estructuras en la conducción son aquellas obras o dispositivos, complementarias de las tuberías o conductos, que son esenciales para el buen funcionamiento de los sistemas de alcantarillado sanitario y pluvial, permiten la inspección y limpieza de las alcantarillas, disipan la energía con que llega el agua y ayudan en la unión de varias tuberías en los cambios de diámetro, dirección y pendiente. De acuerdo a sus características particulares las estructuras en la conducción se clasifican en pozos de visita, cajas unión y disipadores de energía, (cajas con caída). Los pozos de visita tienen por función la inspección, limpieza y ventilación de las tuberías. Atendiendo al diámetro interior de las tuberías de llegada y /o salida los pozos de visita se clasifican en comunes y especiales. Las cajas unión de acuerdo a su función pueden ser de conexión, de deflexión, y en algunos casos pueden presentar ambas funciones. Las estructuras de disipación de energía se agrupan en tres bloques, caída adosada, caída natural y caída escalonada. 2.1 POZO DE VISITA Los pozos de visita son estructuras construidas sobre las tuberías, a cuyo interior se tiene acceso por la superficie de la calle. Su forma es cilíndrica en la parte inferior y troncocónica en la parte superior, son suficientemente amplias para darle paso a un hombre y permitirle maniobrar en su interior (el piso es una plataforma con canales que prolongan los conductos y encauzan sus corrientes). Una escalera de peldaños de fierro fundido empotrados en las paredes del pozo permite el descenso y ascenso al personal encargado de la operación y mantenimiento de los sistemas de alcantarillado sanitario y pluvial. El acceso a la superficie se protege con un brocal de fierro fundido o de concreto y con una tapa perforada, también de fierro fundido o de concreto, permitiendo el acceso a su interior y la salida de gases. A profundidades de 1.50 m o menores los pozos de visita tienen forma de botella y a mayores de 1.50 m se construye en la parte cilíndrica con el diámetro interior necesario de acuerdo con los diámetros de las tuberías que a él concurran y la parte troncocónica con paredes inclinadas a 60° que rematará con otra cilíndrica de 0.60 m de diámetro interior y 0.25 m de altura aproximada la cual recibirá al brocal y su tapa. Los pozos de visita pueden ser por el procedimiento de construcción construidos "in situ" o prefabricados, su elección depende de un análisis económico y en el caso de alcantarillado sanitario se debe asegurar la hermeticidad de la estructura y de la conexión de la tubería.

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2.1.1 Pozo fabricado en sitio (“in situ”) Comúnmente el pozo construido “in situ” puede ser de tabique rojo recocido, concreto reforzado o mampostería de piedra. Se usan frecuentemente los tabiques y los bloques de concreto, porque las formas necesarias para la construcción a base de concreto, aumentan el costo de la construcción. Las paredes del registro deben tener, por lo menos, un espesor de 0.20 m. Puede necesitarse un espesor mayor en suelos inestables en registros profundos o para evitar la humedad. Cuando se use tabique, se recomienda que el espesor mínimo sea de 0.28 m. Estos se deben aplanar y pulir interiormente con mortero (cemento-arena), el espesor del aplanado debe tener como mínimo 0.01 m. Para evitar la entrada de aguas freáticas o pluviales, el aplanado se realiza exteriormente, únicamente en los pozos de visita del alcantarillado sanitario. Se deben aplanar las dos caras del pozo con mortero mezclado con impermeabilizante integral. Las paredes de concreto pueden construirse con menor espesor que las de tabique, pero debe ser reforzado con varillas de acero. La cimentación del pozo puede ser de mampostería o de concreto; en terrenos suaves se hará de concreto armado aún cuando la chimenea sea de tabique. Para formar la media caña se coloca el tubo en el fondo del pozo después se construye el pozo. Cuando se ha terminado el trabajo, se corta la mitad superior del tubo dejando un canal liso y abierto a través del pozo. El piso del pozo se construye con inclinación hacia el centro y de tal modo que las aguas escurran al canal de forma semicircular o en U, de mayor capacidad que las atarjeas tributarias. Las paredes del canal deben tener altura suficiente para evitar que el agua rebose sobre el piso inclinado. Esto exige que las paredes laterales de la media caña se eleven casi hasta la altura de la clave de la atarjea. En algunas atarjeas el tirante del canal de escurrimiento a través del registro se hace que sea igual al diámetro total de la atarjea. El piso debe tener una pendiente de 0.1 a 0.083 (desnivel de 0.01 m en sentido vertical por 0.10 a 0.12 m en sentido horizontal) hacia la atarjea. En los pozos donde concurran dos o más conductos, al mismo nivel aproximadamente, las medias cañas del fondo deben colocarse a la misma altura o cota las claves de los tubos o los extremos de las tuberías de menor diámetro, cuando los más grandes estén funcionando a toda su capacidad, ver tabla 2.1, En el caso del diseño de la atarjea, sea de bayoneta, la distancia máxima entre las dos medias cañas dentro del pozo será de 0.50 m. Si el pozo se construye en planta de forma de elipse, no debe ser menor de 0.90 m de ancho, por 1.20 m de largo, para una altura de 1.20 m, y si son circulares, 1.20 m de diámetro.

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En caso de colectores o subcolectores con tuberías de más de 1.20 m de diámetro el pozo de visita debe centrarse en la intersección de las tuberías y tener una cimentación especial. Para tuberías de mayor diámetro, las paredes del pozo o caja se construyen en prolongación de las paredes del conducto. Son características importantes de estos diseños, el tamaño del acceso y el espacio de trabajo, así como la resistencia de la estructura. Se debe evitar hacer entradas en los registros menores de 50 cm de diámetro, siendo común entradas de 60 cm. Un hombre debe pasar a través de cualquier entrada que permita el paso de sus caderas, siempre que pueda doblar las rodillas y volver los hombros inmediatamente después de haber pasado por el orificio de entrada. Por tal razón, se recomienda el ensanchamiento de los pozos de visita por debajo de la estructura. En el caso de requerir un pozo de visita exclusivo para la inspección y limpieza de la tubería, se opta por colocar una chimenea troncocónica de tabique rojo, la cual se une directamente a la tubería.

2.1.1.1 Pozo de visita “Común” Los pozos comunes (PC) tienen un diámetro interior inferior de 1.20 m y se utilizan con tuberías de 0.20 m hasta 0.61 m de diámetro, (ver plano 2.1 a y plano 2.1 b). La profundidad mínima que se maneja para este tipo de pozo es 1.00 m hasta la profundidad indicada en el proyecto. La base superior de todos los pozos de visita será de 0.60m de diámetro interior.

2.1.1.2 Pozo de visita “Tipo Especial” para tuberías de 0.76 a 1.07 m de diámetro El pozo de visita Tipo Especial 1 (E1) para deflexión presenta un diámetro interior inferior de 1.50 m para tuberías de 0.76 a 1.07 m de diámetro, (ver plano 2.2). La profundidad mínima que se maneja por lo general para este tipo de pozo es de 1.50 m

2.1.1.3 Pozo de visita “Tipo Especial” para tuberías de 1.22 m de diámetro. El pozo de visita Tipo Especial 2 (E2) de deflexión presenta un diámetro interior de 2.0 m para tuberías con diámetro de 1.22 m, (ver plano 2.3). La profundidad mínima que se maneja para este tipo de pozo es de 2.00.

2.1.1.4 Otros tipos de pozos de visita En los planos (plano 2.4, plano 2.5, plano 2.6 a plano 2.7) se presentan algunos ejemplos de diseño de pozos de visita que a continuación se describen su uso.

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a) Pozo de visita y conexión con atarjea Conexión directa al tubo de 1.50 m a 3.05 m de diámetro Chimenea de concreto reforzado de 0.91 m de diámetro

La estructura de la figura 2.4 es un pozo de visita y conexión de atarjea para colectores de 1.50 a 3.05 m de diámetro, su forma es como la de un matraz, su acceso a él y la salida de gases es mediante una tapa perforada de 0.80 m de diámetro, descansa sobre un brocal de fierro fundido, le siguen tres hiladas de tabique como mínimo para permitir futuras nivelaciones, colocados sobre una base de 0.30 por 0.40 m de altura de concreto reforzado, seguido de un tubo de concreto reforzado con 8 varillas de 3/8”, el cual llega directamente hasta el colector, la forma de recubrimiento exterior del colector tiene forma octagonal; para su descenso e inspección se colocan escalones con varilla de 7/8” a lo largo de este conducto hasta el fondo de pozo.

b) Pozo de visita Tubo de 1.83 m de diámetro con caja de conexión Chimenea de concreto reforzado de 1.22 m de diámetro

El pozo de visita del plano 2.5, esta diseñado para colectores de 1.83 m de diámetro, el acceso consiste en un tubo de concreto de 1.22 m de espesor, con paredes de concreto de 0.12 m de espesor y escalera marina de varillas de 7/8” ó 1“de diámetro, con una separación de escalones de 0.30 m, el ancho de cada escalón será de 0.40 m con una profundidad de 0.12 m entre la pared y la varilla, la escalera debe llegar hasta el fondo del colector.

c) Pozo de visita Conexión directa a tubo de 1.83 m 2.13 m ó 2.44 m de diámetro Chimenea con tubo de concreto de 0.91 m de diámetro

Los pozos de visita para colectores de 1.83, 2.13 y 2.44 m de diámetro pueden ser construidos como se aprecia en el plano 2.6, su acceso a la superficie se realiza mediante una tapa de 0.60 m de diámetro que descansa en un brocal, seguido de tres hiladas de tabique a plomo como mínimo, posteriormente un número de hiladas de tabique como se muestra en el plano 2.3, la disposición indicada es el mínimo que se puede usar, estos tabiques descansan sobre un firme de 0.25 m de altura, del cual baja un conducto de 0.91 m de diámetro con paredes de concreto de 0.075 m de espesor, el espacio entre el tubo y los tabiques debe quedar libre de mortero. El tubo del pozo de visita descansa sobre el colector donde las varillas de refuerzo del tubo se doblarán para anclarse en las trabes. Este tipo de pozo no deberá usarse cuando H sea menor de 1.00 m.

d) Pozo de visita Conexión directa al tubo de 2.44 m de diámetro Chimenea de tabique de diámetro variable

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En el plano 2.7, se aprecia un ejemplo de pozo de visita con chimenea de tabique para colector de 2.44 m de diámetro, su acceso a la superficie se realiza mediante una tapa 0.60 m de diámetro que descansa en un brocal, seguido de tres hiladas de tabique a plomo como mínimo, posteriormente se colocan otras hiladas de tabique como se muestra en el plano 2.7, la disposición indicada es el mínimo que puede usarse, estos tabiques se colocan sobre un firme de 0.25 m de altura, del cual baja un conducto de 0.76 m de diámetro con paredes de concreto de 0.11 m de espesor, el espacio entre el tubo y los tabiques debe quedar libre de mortero. El tubo de 0.91 m de altura llega a descansar sobre la chimenea de tabique a tizón la cual se ancla sobre el colector de 2.44 m de diámetro mediante trabes con una separación de 1.20 m.

2.1.2 Pozos de visita prefabricados Los pozos prefabricados son estructuras que aseguran el funcionamiento de los Sistemas de Alcantarillado Sanitario y Pluvial, evitan la contaminación de los acuíferos o la recepción de sustancias peligrosas, su peso es relativamente ligero, lo cual asegura una fácil maniobra de instalación, pueden ser fabricados de fibrocemento, concreto, policreto u otros materiales, se entregan en obra como una unidad completa. A continuación, se describen las características de algunos tipos de pozos prefabricados.

2.1.2.1 Pozos de fibrocemento La estructura del pozo está constituida por un tubo, base y conexiones de fibrocemento, formando una unidad integrada y hermética que evita la contaminación e infiltración hacia los niveles freáticos. Se fabrican según las especificaciones del proyecto, considerando la profundidad, diámetro y posición de las conexiones; esto reduce considerablemente el tiempo de instalación en el lugar de la obra, se entregan como una unidad completa, lista para ser instalada. Su peso, relativamente ligero asegura una fácil maniobra e instalación. La máxima profundidad de una unidad es de 5.00 m, puede suministrarse pozos de mayor profundidad si el proyecto lo requiere, esto se logra mediante el empleo de un cople con junta hermética. Para su cotización el incremento es de 0.25 m La hermeticidad se garantiza con una tapa fibrocementada en la base del pozo. La losa de la parte superior de los pozos puede ser prefabricada o construida en el lugar, generalmente es de concreto, se podrá colocar un anillo de hule en el perímetro de la boca del pozo antes de asentar la losa, la cual sirve para dar hermeticidad al pozo y eliminar las cargas puntuales. La tapa y el brocal pueden ser de fierro fundido o de concreto.

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Todas las conexiones de entrada y salida se colocan en el pozo según las especificaciones del proyecto. Los tubos se conectan a los pozos por medio del sistema de cople con anillo de hule. Para una mejor instalación debe considerarse lo siguiente:

- Profundidad de las tuberías del nivel del terreno natural al nivel de arrastre, donde se va a colocar el pozo.

- Diámetro del emisor, colector y atarjeas a conectar. - Ángulo que forman el emisor, los colectores y atarjeas de entrada y salida. - Caídas adosadas, si se requieren.

Los tipos de pozos de visita de fibrocemento integral (ver figura 2.1) que se fabrican actualmente son los siguientes:

Tabla 2.1 Características de los pozos de visita de fibrocemento

TIPO DE POZO DIÁMETRO INTERIOR(m)

DIÁMETRO DE TUBERÍA

(m)

H RANGO

(m) COMÚN 1.20 0.20 a 0.60 1.00 a 5.00*

ESPECIAL 1 1.50 0.75 a 1.10 1.00 a 5.00* ESPECIAL 2 2.00 1.22 a 2.00 1.00 a 5.00*

CAÍDA ADOSADA Hasta 2.00 0.20 a 0.25 1.00 a 5.00* * Puede ser mayor a 5.00 m según lo considere el proyecto. El pozo de visita se deberá desplantar sobre una plantilla compactada con un espesor mínimo de 0.10 m, o bien sobre una base de concreto para evitar cargas puntuales, o para asegurar su posición donde el nivel freático es alto y existe peligro de flotación, debiendo quedar ahogado el pozo de visita en la base de concreto.

2.1.2.2 Pozo de visita de concreto Actualmente, los pozos de visita de concreto se fabrican con un diámetro interior de 1.20 m y se usan para unir tuberías de 0.20 a 0.61 m, con entronques de hasta 0.45 m de diámetro, están constituidos por un cilindro de altura variable con tapa inferior y un cono concéntrico de 0.60 de altura y 0.60 m de diámetro superior como se aprecia en la figura 2. 2. La profundidad de estos pozos es adaptable a las necesidades del proyecto, se pueden unir dos o más segmentos de tubo de longitud de 2.5 m acoplados con junta hermética mediante el empleo de anillo de hule, comercialmente se venden en segmentos de 0.90 m y 2.50 m.

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H H

E E

0.60 m 0.60 m

Dd

D D

CORTE LONGITUDINAL MONOLÍTICO

CORTE LONGITUDINALCON COPLE INTERMEDIO

ISOMÉTRICO

Para H igual 5.00 m Para H mayor de 5.00 m

D = Diámetro interior E = EspesorH = Profundidad (variable) d = Diámetro interior de atarjea a colector

Cople

Brocal y tapaBrocal y tapa

Anillo de hule

Figura. 2.1 Pozo de visita de fibrocemento

Estos pozos se fabrican con las preparaciones necesarias para poder conectarse de manera hermética a las tuberías de la red de alcantarillado, mediante el empleo de anillo de hule en las uniones. Los pozos de vista de concreto están sellados en su base con una tapa del mismo material. La tapa de la parte superior de los pozos puede ser prefabricada o construida en el lugar. El pozo de visita se deberá desplantar sobre una plantilla compactada para asegurar su posición donde el nivel freático es superficial y existe peligro de subpresión, esta base debe ser de concreto reforzado el espesor de la base de concreto deberá calcularse de acuerdo a la magnitud de la fuerza de flotación. Todas las preparaciones de entrada y salida se colocan en el pozo según las especificaciones del proyectista. En general los datos que requiere el fabricante son los mismos que para los pozos de fibrocemento.

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Tabla 2.2. Características de los pozos de visita de concreto prefabricados

TIPO DE POZO DIÁMETRO INTERIOR(m)

DIÁMETRO DE TUBERÍA(m)

H RANGO (m)

COMÚN 1.20 0.20 a 0.61 Segmentos de 0.90 y 2.50

0.60 m

0.60 m

1.20 m

Segmento variable de 0.90 m y 2.50 m

Segmento de 0.90 m y 2.50 m

Cono concéntrico

Sellado con mortero

Base de concreto

Anillo de hule

Anillo de hule

0.2 a 0.61 m

ISOMÉTRICOCORTE LONGITUDINAL

Figura 2.2 Pozo de visita prefabricado de concreto

2.1.2.3 Pozos de visita de policreto El policreto es un material fabricado con matriz sintética y agregados minerales inorgánicos, la composición química dependerá de las características de resistencia mecánica, física y del medio ambiente que se requiera, además es un material ligero y resistente a la corrosión. Los pozos de policreto se fabrican con junta hermética para cualquier tipo de tubo, concreto, asbesto-cemento y PVC. Acepta tuberías de 0.30 m hasta 0.91 m. Su profundidad se adapta a las necesidades del proyecto, porque cuenta con módulos de 1.50 m y 3.00 m, ajustables en campo, pero puede construirse un pozo de una sola pieza de 6.00 m o de la dimensión que requiera el proyecto. La configuración de la base esta diseñado para diversos accesos y dimensiones de tubería, además el cuerpo del pozo puede ser recortado con un disco de corte, para ajustarlo al sitio, (ver figura 2.3). La tapa del pozo es construida del mismo material Los datos que requiere el fabricante para determinar el tipo y características del pozo de visita son:

- Profundidad de las tuberías del nivel del terreno natural al de arrastre, en el sitio donde se colocará el pozo.

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- Diámetro del emisor, colectores y atarjeas a conectar. - Ángulo que forman; emisor, colectores y atarjeas de entrada y salida. - Caídas adosadas, si se requieren.

Tabla 2.3 Características del pozo de policreto

TIPO DE POZO DIÁMETRO INTERIOR(m)

DIÁMETRO DE TUBERÍA (m)

H RANGO

(m) COMÚN 1.20 0.30 a 0.90 1.50 a 3.00*

* Puede ser de 1 pieza de 6 m

2.1.2.4 Pozo de visita construido de polietileno de alta densidad (HDPE) HDPE significa de alta densidad y la alta densidad significa que resiste la abrasión, la reproducción de bacterias, algas y hongos. Se pueden producir numerosos accesorios fabricados del mismo material que se unen por medio de fusión térmica. Todos los adaptadores de tubería se maquinan partiendo de un trozo cilíndrico único de plástico HDPE. Los depósitos y pozos de visita sé extruyen en forma de cilindro continuo entero usando el mismo proceso. Para la fabricación de estos productos, sólo se usa material HD PE3408 con clasificación celular según ASTM 3350, que cumple los requisitos de la especificación estándar para moldeo de plásticos de polietileno y materiales de extrusión, ASTM D 1248, tipo III, clase C, categoría 5, grado P34. Todos los adaptadores cumplen o exceden las normas ASTM actuales, y se pueden construir de acuerdo a las especificaciones del proyectista. Algunas de las características notables son:

- Gran capacidad de diámetro interior hasta 3.0 m - Resistente a la corrosión y las sustancias químicas - Resistente a los golpes, es duradero - Ligero y fácil de instalar - Hermético

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1

2

3

4

5

6

Figura 2.3 Pozo de visita prefabricado en policreto

Figura 2.4 Pozo de visita de HDPE

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El pozo de visita de polietileno de alta densidad no es afectado por gases de drenaje o sulfuro de hidrógeno, son hechos con la misma calidad con que se elabora la tubería de Polietileno de alta densidad. Las paredes de la tubería y de los pozos de visita son bastante robustas para resistir las condiciones del suelo en donde son colocados. Hidráulicamente ofrecen características de flujo continuo. La superficie de polietileno de alta densidad, es lisa, con lo que se aumenta al máximo la capacidad del flujo a través del pozo de visita. Entre los accesorios opcionales está la escalera de mano que se solda térmicamente al pozo de vista. Los pozos de visita están disponibles como una pieza desde alturas de 12 m, en diámetros de 1.20 m y 1.50 m, ver figura 2.5. En cuanto a los diámetros de los orificios del pozo para unión con la tubería hay disponibles de 0.46 m a 1.38 m, como se muestra a continuación:

Tabla 2.4 Características del pozo de visita

TUBERÍA DIÁMETRO INTERIOR

TUBERÍA DIÁMETRO EXTERIOR

ESPESOR DE LA TUBERÍA

DIÁMETRO INTERIOR DEL POZO

DIÁMETRO INTERIOR DEL POZO

Nominal (m) Nominal (m) Nominal (m) Nominal (m) Nominal (m) 18 0.46 23.7 0.60 1.56 0.04 48 1.22 60 1.52 21 0.53 26.7 0.68 1.56 0.04 48 1.22 60 1.52 24 0.61 29.7 0.75 1.56 0.04 48 1.22 60 1.52 27 0.68 32.7 0.83 1.56 0.04 48 1.22 60 1.52 30 0.76 35.7 0.91 1.56 0.04 48 1.22 60 1.52 33 0.84 38.7 0.98 1.56 0.04 48 1.22 60 1.52 36 0.91 42.8 1.09 1.91 0.05 48 1.22 60 1.52 42 1.07 48.8 1.24 1.91 0.05 48 1.22 60 1.52 48 1.20 55.4 1.41 2.04 0.05 * * 60 1.52 54 1.38 61.5 1.51 1.17 0.03 * * 60 1.52

Notas: * No disponibles, pedidos sobre diseño.

Tabla 2.5 Espesor del pozo de visita para diámetro interior de 48” y 60”

DIÁMETRO INTERIOR DEL POZO

ESPESOR DEL POZO

DE VISITA

DIÁMETRO INTERIOR ESTÁNDAR

(Ver tabla anterior) Nominal (m) Nominal (m) Nominal (m)

48 1.22 2.0 0.05 18 – 42 0.46 – 1.07 60 1.52 2.3 0.06 18 – 54 0.46 – 1.38

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La altura de un pozo de visita se determina desde la plantilla de la tubería que va unida al pozo. Es muy recomendable que la chimenea del pozo de visita por lo menos sea 0.30 m más alto que lo requerido, para absorber algunas variaciones en el nivel del terreno sin salir de la rasante del pavimento. Pueden hacerse ajustes menores en el campo cortando el tramo recto del pozo a la altura requerida. Los pozos de visita pueden colocarse desde un camión utilizando una pluma o una retroexcavadora. Para una fácil instalación se levanta de las orejas el pozo y se coloca en el sitio deseado. La clave para una instalación exitosa es logrando un apoyo estable y permanente abajo y alrededor del pozo de visita. El pozo de visita debe instalarse en una trinchera seca, con suficiente grava u otra clase de material que proporcione una cimentación estable. El espesor de la losa de cimentación debe ser como mínimo de 0.20 m, para evitar cargas puntuales, o para asegurar su posición donde el nivel freático sea superficial y exista peligro de flotación, debiendo quedar ahogado el pozo de visita en la losa de concreto. El material de cimentación debe estar compactada al 95 % (Proctor Estándar). La altura del relleno es de por lo menos 0.30 m compactado al 90 % (prueba Proctor Estándar). En calles se debe aumentar la compactación al 95 % (prueba Proctor Estándar). El relleno alrededor del pozo de visita puede ser del mismo material de la excavación, si es compatible o de buena clase, deben estar libres de trozos grandes de piedra o de escombro. Una vez que el pozo de visita se ha instalado y se ha rellenado, se coloca concreto o algunas hiladas de tabique alrededor del cono en la parte superior para protegerlo y cubrirlo. Todas las juntas que unen tubo con tubo y el tubo con el pozo de visita son diseñadas con los requisitos de las pruebas de la ASTM D-3212.

2.1.3 Separación entre pozos de visita La separación máxima entre dos pozos de visita, debe ser la adecuada para facilitar las operaciones de inspección y limpieza (longitud que alcanza el quipo de limpieza). De acuerdo con el diámetro se recomiendan las siguientes distancias:

- En tubos de 0.20 a 0.61 m de diámetro, la distancia recomendable es 125 m. - En tubos de 76 a 122 cm de diámetro, la distancia recomendable es 150 m. - En tubos de 152 a 244 cm de diámetro, la distancia recomendable es 175 m.

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Desde el punto de vista hidráulico, se recomienda que en las conexiones nivelen las claves de los conductos por unir. Atendiendo a las características del proyecto, se pueden efectuar las conexiones de las tuberías haciendo coincidir las claves, los ejes o las plantillas de los tramos de tuberías de diámetro diferente, (ver figura 2.6); se recomienda que las conexiones a ejes y plantilla se utilicen únicamente cuando sea indispensable y las limitaciones para los diámetros más usuales se indican en la Tabla 2.1.

2.1.4 Conexión a pozo de visita

Estas separaciones pueden incrementarse de acuerdo con las distancias de los cruceros de las calles, como máximo se debe tomar un 10%, con respecto al valor señalado.

CONO HDPE

TUBO DE ALTURAVARIABLE

COMPACTACIÓN MÍNIMADE 90 % STD. PROCTOR

JUNTA ELÁSTICA

ESCALERA HDPE

JUNTA DE CIERRE

SOLDADURA TÉRMICA

Figura 2.5 Pozo de visita de polietileno de alta densidad

26

27

Tabla 2.6 Conexiones

D/D 20 25 30 38 45 61 76 91 107 112 152 183 213 244 305 20 P PEC PEC EC EC C C 25 P PEC PEC EC EC C 30 P PEC PEC EC EC C 38 P PEC PEC EC EC C 45 P PEC PEC EC EC C 61 P PEC PEC EC EC C 76 P PEC PEC EC EC C 91 P PEC PEC EC EC C 107 P PEC PEC EC EC C 112 P PEC PEC EC EC C 152 P PEC PEC EC EC 183 P PEC PEC EC 213 P PEC PEC 244 P PEC 305 P

Nota: D diámetro del tubo, en cm E conexión a ejes P conexión a plantillas C conexión a claves

PLANTILLA DE CONCRETO MAMPOSTERÍA DE PIEDRA BRAZA

CAMA DE PEDACERÍA DE TABIQUE

EJE CON EJE

PLANTILLA CON PLANTILLA

CLAVE CON CLAVE

PLANTILLA DE CONCRETO

PLANTILLA DE CONCRETO CAMA DE PEDACERÍA DE TABIQUE

CAMA DE PEDACERÍA DE TABIQUE

MAMPOSTERÍA DE PIEDRA BRAZA

MAMPOSTERÍA DE PIEDRA BRAZA

Figura 2.6 Conexiones

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2.2 CAJAS UNIÓN Están formados por la unión de una caja de concreto reforzado y una chimenea de tabique idéntica a la de los pozos comunes y especiales. Su sección transversal horizontal tiene forma rectangular o de un polígono irregular. Sus muros así como el piso y el techo son de concreto reforzado, arrancando de este último la chimenea que al nivel de la superficie del terreno, termina en un brocal y su tapa, ambos de fierro fundido o de concreto reforzado, como se ha mencionado anteriormente. Por lo general, este tipo de estructura es de sección rectangular en planta y por ello se le llama de caja (ver plano 2.8 y plano 2.9); a las que tienen su sección horizontal en forma de polígono irregular y se conectan varías tuberías, se les llama de caja de conexión (ver plano 2.10, plano 2.11 y plano 2.12) y a los que tienen una tubería de entrada y una de salida con un ángulo de deflexión de 45° en planta se les denomina de caja de deflexión, (ver plano 2.12). Existen dos tipos de pozos caja: el 1 (C1), que se utiliza en tuberías de 1.22 m de diámetro con entronques a 45º hasta de 0.76 m de diámetro, (ver plano 2.4); el 2 (C2), que se usa en tuberías de 1.52 a 1.83 m de diámetro con entronques a 45º hasta de 0.76 m de diámetro, (ver plano 2.9).

2.2.1 Caja de conexión Las cajas de conexión se dividen en dos: el tipo 1 (U1), se utiliza en tuberías de hasta 1.52 m de diámetro con entronques a 45º de tuberías de 0.91 a 1.22 m de diámetro, (ver plano 2.10); y el tipo 2 (U2), el cual se usa en diámetros de 1.83 hasta 2.13 m con entronques a 45º de tuberías de 1.52 hasta de 1.83 m de diámetro, (ver plano 2.11 y plano 2.12) En la figura 2.7 se muestra en planta la manera correcta de efectuar las conexiones.

2.2.2 Caja de deflexión Cuando se presenta un cambio de dirección, las deflexiones necesarias en los diferentes tramos de tubería se efectúan como se indican a continuación:

- Si el diámetro es mayor de 1.52 m y menor o igual a 3.05 m, los cambios de dirección son hasta 45º, y deben hacerse en una caja de deflexión, (ver plano 2.13). Si se requiere dar deflexiones mayores a 45° se pueden emplear tantos tramos como ángulos de 45º o fracción sean necesarios. En este caso es posible determinar las características geométricas de la caja, ya que sólo se tiene una tubería de entrada y una de salida.

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COLECTOR

PV

PC

PV

SUBC

OLE

CTO

R

PLANTA

CAJA COLECTOR

SUBCOLECTOR

SUBCOLECTO

R

45°

45°

DETALLE EN PLANTA

Figura 2.7 Conexión de las atarjeas al colector

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2.3 ESTRUCTURAS DE DISIPACIÓN DE ENERGÍA (CAÍDAS) Por razones de carácter topográfico o por tener elevaciones obligadas para las plantillas de algunas tuberías, suele presentarse la necesidad de construir estructuras que permitan efectuar en su interior los cambios bruscos de nivel. El empleo de estas estructuras se hace atendiendo las consideraciones siguientes:

- Cuando en el pozo las uniones de las tuberías se hagan eje con eje o clave con clave, no se requiere emplear ninguna de las estructuras mencionadas en el párrafo anterior, uniéndose las plantillas de las tuberías mediante una rápida.

- Si la elevación de proyecto de la plantilla del tubo del cual cae el agua, es mayor que la requerida para hacer la conexión clave con clave y la diferencia entre ellas no excede al valor de 50 cm, se hace la caída libre dentro del pozo uniéndose las plantillas de las tuberías mediante una rápida, sin utilizar ninguna de las estructuras mencionadas; pero en el caso de que esta diferencia sea mayor de 50 cm, para salvar la caída, se emplea una estructura de alguno de los tipos mencionados.

Si la diferencia de nivel entre las plantillas de tubería, es mayor que las especificadas para los pozos con caída y caja de caída adosada, se construye el número de pozos con caída que sea necesario para ajustarse a esas recomendaciones. Cabe mencionar que en ocasiones los gases de las alcantarillas han causado desgracias personales generalmente cuando la agitación de las aguas residuales hace que se liberen cantidades excesivas de gas, como sucede con este tipo de pozos, por lo que es necesario tener cuidado en este tipo de estructuras sobre todo cuando se conozca que el agua a conducir pueda liberar gases tóxicos o explosivos. Las estructuras que se utilizan son pozos de visita con caída adosada, pozo de visita con caída natural y pozos de visita con caída escalonada.

2.3.1 Pozos de visita con caída natural Se permiten caídas hasta de 0.5 m sin la necesidad de utilizar alguna estructura especial, únicamente una rápida.

2.3.2 Pozos con caída adosada. Son formados por una caja y una chimenea, a los cuales en su interior se les construye una pantalla que funciona como deflector del caudal que cae. Se construyen para tuberías de 0.30 a 0.76 m de diámetro y con un desnivel hasta de 1.5 m, (ver plano 2.14).

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2.3.2.1 Construido en sitio Son pozos de visita comunes o especiales los cuales lateralmente se les construye una estructura que permite la caída con tuberías de 0.20 y 0.25 m de diámetro con un desnivel hasta de 2.0 m, (ver plano 2.15).

2.3.2.2 Construido con tubería de PVC Los elementos de PVC que llegan al pozo de visita son los siguientes:

a) Tee: proporciona rapidez de instalación y flexibilidad a las caídas adosadas. Sus características son como se observa en la figura y en la tabla siguiente.

Tabla 2.7 Características de la Tee

Medidas

(m) Dimensiones

(m) L1 L2 Z1 Z2 Z3

0.160x0.160 0.335 0.081 0.084 0.089 0.089

0.200x0.200 0.414 0.099 0.105 0.111 0.111

0.250x0.250 0.538 0.134 0.132 0.138 0.138

Z2

L1

L2

Z1

Z3

b) Codo 87°. Se coloca para unir el albañal a silletas unidas a la parte superior del tubo, facilita la pendiente de la descarga, en caídas adosadas y en cualquier cambio de dirección, ocupa poco espacio.

Tabla 2.8 Características de los codos

Medidas

(m) Dimensiones

(m) L2 Z1 Z2

0.110 0.060 0.059 0.065 0.160 0.081 0.084 0.091 0.200 0.099 0.105 0.113 0.250 0.134 0.132 0.143 0.315 0.144 0.166 0.180

Z2

Z1

L2

c) Manga de empotramiento hermético: se adhiere herméticamente a la

mezcla de cemento-arena o al concreto, puede empotrarse en cualquier dirección, permite que el tubo se deslice sin perder hermeticidad y lo protege de algún movimiento que se presente en el pozo de visita o registro.

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Tabla 2.9 Características de la manga de empotramiento hermético

Medidas (m)

Dimensiones (m)

L1 0.110 0.110 ó 0.240 0.160 0.100 ó 0.240 0.200 0.240 0.250 0.240 0.315 0.240

L1

Tee

Codo 87°

Figura 2.8 Estructura disipadora de energía con elementos de PVC

2.3.3 Estructuras de caída escalonada Son pozos caja con caída escalonada cuya variación es de 0.50 en 0.50 m hasta llegar a 2.50 m como máximo, están provistos de una chimenea a la entrada de la tubería con mayor elevación de plantilla y otra a la salida de la tubería con menor elevación de plantilla. Se emplean en tuberías con diámetros de 0.91 a 2.44 m, (ver plano 2.16).

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3. BROCALES Un brocal es la estructura que se utiliza de marco para colocar la tapa de un pozo de visita y fijarla de manera tal que al variar la rasante, por pavimentación o repavimentación, sea fácil su remoción para ajustarla a las nuevas condiciones. Por lo general, se utilizan brocales prefabricados ya sea de fierro fundido, concreto reforzado, de plástico (polietileno) y pozos de visita prefabricados de fibrocemento que incluyen brocal de fibrocemento, así como pozos de visita prefabricados de PVC que incluyen brocal de PVC. En el caso de brocales de concreto reforzado, estos se pueden construir “in-situ”, de acuerdo al plano 4.1 o adquirirlos ya construidos. Los demás brocales existen solo para venta en el mercado. Las dimensiones del brocal están en función del material en que se fabriquen los pozos de visita. Las características para un brocal de concreto y uno de fierro fundido se muestran en el plano 4.1 y plano 4.2.

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4. TAPAS Las tapas son del mismo material del que esta fabricado el brocal, por lo que pueden ser de fierro fundido, de concreto reforzado, o de fibrocemento. Existen también brocales con tapa elaborados de concreto polimérico (policreto) para tránsito ligero que sustituyen principalmente a las de fierro fundido, las cuales son propensas a que sean robadas, debido a su valor comercial; además podemos encontrar brocales con tapa de plástico (polietileno). El empleo de una u otra esta en función del tipo de vialidad donde se instalarán, de su costo de fabricación, del transporte y de su instalación. En cualquier tipo de material las tapas deben ser de tipo ranurado o con ventilaciones para permitir el paso de los gases que se forman en el interior de las tuberías (ver plano 4.1 y plano 4.2 y figuras 4.1 y 4.2). En la construcción de las redes de alcantarillado la ventilación es un factor importante por lo cual se practican varias teorías para conseguirla. Las alcantarillas deben ventilarse por los pozos de visita para impedir así que puedan acumularse los gases y al salir se produzcan explosiones que afecten a los habitantes. La necesidad real de la ventilación surge también por el riesgo de asfixia de los operadores de la red, por la posibilidad de que se produzcan explosiones y desprendimiento de gases. La eliminación de gases mediante la ventilación aminora el peligro de explosión. Por todo esto, es conveniente utilizar tapas perforadas en los pozos de registro para proporcionar ventilación tomando en cuenta las dimensiones del área perforada, pues de resultar excesiva puede tener una entrada incontrolada de aguas pluviales, en el caso de alcantarillas sanitarias el área debe ser menor. Con el fin de evitar obturaciones por palos y suciedad, los orificios son mayores generalmente en el interior que en el exterior. Los factores que deben ponderarse para elegir los brocales con tapa para pozos de visita son:

1. Seguridad, de modo que las tapas no se separen del brocal. 2. Facilidad de reparación y sustitución, requerida por la intensidad del tráfico. 3. Resistencia suficiente para soportar el peso de vehículos pesados. 4. Que no produzcan ruidos ni trepiden al paso de los vehículos. 5. Costo de suministro e instalación económico. 6. Posibilidad de ajuste con el desgaste de los pavimentos para corregir los

desniveles. 7. Apariencia uniforme. 8. Protección contra la entrada de cigarrillos encendidos que pueden entrar a

través de ellas y provocar explosiones. 9. Protección mediante dispositivos de cierre que eviten que pueda abrirse sin

control y permita arrojar basura a través de ellas.

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4.1 INSTALACIÓN La tapa será plana y se colocará en la rasante de la vialidad de forma que no interfiera con el tránsito, evite la entrada excesiva de aguas pluviales y no cause deterioro del pavimento. Las tapas están normalizadas, de modo que las que se pierdan por robo o por rotura puedan ser sustituidas fácilmente. Son onduladas y con salientes para evitar que sean resbaladizas. En la mayoría de los casos son circulares ya que son más robustas que las rectangulares. En la práctica lo referente a la luz varía mucho; una tapa de 0.60 m de diámetro que tenga una abertura de 0.55 m se considera generalmente satisfactoria. En algunos casos, los brocales con tapa se utilizan con aberturas de 0.60 m de diámetro, ello permite disponer de espacio suficiente para usar una escalera portátil para acceso de los operarios; el peso de los brocales de fierro fundido es de 72 a 200 Kg y las tapas de 47 a 87 Kg. Las tapas de fierro fundido se clasifican en 3 tipos: pesado, regular y ligero, siendo la primera de mayor resistencia debido a las dimensiones que presenta en ciertas secciones de la misma. La capacidad de resistencia de las tapas esta definida por la carga de ensayo y es conveniente que este valor sea estampado en la cara inferior de la tapa. En las tapas de fierro fundido la carga de ensayo es aquella a partir de la cual existen deformaciones permanentes. Algunas características que presentan los brocales con tapa, elaborados con un material de plástico (PVC o polietileno), en comparación con las de fierro fundido y concreto son:

- De menor peso, son más fáciles de instalar y abaratan considerablemente los costos de instalación

- Son de muy buena presencia - No se las roban (como es el caso de las elaboradas con fierro fundido), por

ser de un producto sin valor de reciclado - Su costo de transporte es más económico, por ser de menor peso - Todas las piezas tienen en el brocal un marco que les permite repartir

uniformemente la carga vehicular Para el caso de los brocales y tapas elaborados de policreto y de los ínter construidos con el pozo de fibrocemento, se presentan características similares a las anteriores, excepto por el último punto.

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Figura 4.1 Brocal y tapa para pozo de visita de Fofo.

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Figura 4.2 Brocal y tapa de plástico Es necesario tomar en cuenta las necesidades de pavimentación (en el caso de no existir) o de repavimentación (en caso de ser necesario), al momento de elegir el tipo de material que se colocará en la parte superior del pozo de visita (brocal y tapa), ya que esta requiere de una reinstalación en la mayoría de las ocasiones. En estos casos, las tapas ínter construidas con el brocal y el pozo de visita, presentan una desventaja económica, debido a que es más complicado en estos, reajustar la elevación del pozo a las nuevas condiciones del sitio. Además, son más susceptibles a romperse al momento de levantar el pavimento, aquellos que están elaborados de

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fibrocemento y los de polietileno, que los que son de fierro fundido o de concreto reforzado. Un inconveniente de las tapas de polietileno, es que no se conoce mucho acerca de ellas, en comparación con las de concreto o fierro fundido; por lo cual se recomienda antes de su instalación, pedir garantías de las mismas a los fabricantes. 4.2 RECOMENDACIONES Algunas recomendaciones generales que deben tomarse en cuenta, en cada tipo de material del que están elaboradas las tapas: En el diseño de sus características estructurales se debe considerar el tipo de tránsito vehicular. Por lo cual se debe tomar en cuenta tanto la carga máxima vehicular autorizada (publicada en los diarios oficiales para diferentes tipos de caminos) dependiendo de la zona, y las cargas de vehículos pequeños, que aunque producen esfuerzos pequeños, si se repiten constantemente, pueden ocasionar daños considerables en las tapas e inclusive llevarlas a la falla. Como ayuda para evaluar el daño producido a través de las cargas por repetición, se recomienda utilizar el método que se presenta en el “Instructivo para Diseño Estructural de Pavimentos Flexibles para Carreteras”. 4.3 MARIMBAS Las cajas provistas de marimbas son colocadas en puntos estratégicos de la red de alcantarillado. Estas estructuras constan de un cajón de concreto con dimensiones variables, según sean requeridas; el cajón es cubierto en su parte superior por una tapa construida de trabes de concreto alineadas que dan la apariencia de marimbas. Estas deben ser colocadas de forma tal que su cara superior quede al nivel de la rasante del pavimento, para evitar posibles obstrucciones en el tránsito de vehículos y peatones. La geometría del cajón puede ser cuadrada, rectangular o con alguna otra sección geométrica diferente, según las necesidades particulares. Las trabes o marimbas deben ser de un peso considerable para evitar que al paso de los vehículos exista movimiento entre ellas y pueda provocar algún tipo de accidente, tanto vehícular como estructural en las mismas. Las trabes cuentan de unos elementos de izamiento calculados estructuralmente para resistir el levantamiento y la remoción de estas en caso de ser necesario. Estos elementos de izamiento generalmente son dos y se colocan uno en cada extremo de la marimba, para que el peso sea repartido en ambos apoyos y la estructura no sufra daño alguno (ver detalle de marimbas en el plano 4.3). De preferencia las marimbas deberán ser colocadas perpendicularmente a la dirección de la vía donde serán instaladas. El cajón consta de una estructura de

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apoyo previamente diseñada para recibir a éstas (ver detalle de soporte en el plano 4.3). El cajón debe ser construido en el sitio y las trabes poseen la ventaja de poder ser prefabricadas y posteriormente ser transportadas a la zona requerida o ser elaboradas en el sitio y ser colocadas en su lugar correspondiente. Las marimbas son necesarias, debido a que las dimensiones de un pozo de vista común, no permiten el acceso de maquinaria para las operaciones de limpieza, en cambio en estas estructuras se puede ingresar y es posible maniobrar con mayor facilidad. Son estructuras bastante más costosas que los pozos de visita, por ello son construidas solo en caso de existir o prever posibles problemas por obstrucción de basura y/o azolvamiento en la red como es el caso de los diámetros grandes y sifones.

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5. COLADERAS 5.1 CAPTACIÓN Las coladeras son las estructuras de captación de un sistema de alcantarillado pluvial. Su número, tipo, capacidad y ubicación dependen de varios factores: como son el tamaño del área de aportación, la topografía y el tipo de urbanización. La forma de cuantificar el volumen de escurrido es mediante relaciones lluvia - escurrimiento. El tipo de coladera mostrada en la figura 5.1 es usualmente el estándar. Dado que no es posible dimensionar cada coladera según su gasto de diseño, se dispone de coladeras tipo que tienen una capacidad estándar. Su uso implica la colocación de tantas coladeras como sea necesario para captar el gasto de diseño y del área de aportación. De acuerdo a la topografía se pueden ubicar tres tipos de coladeras con relación a la pendiente como las mostradas en el plano 5.2. Para calcular la capacidad de una alcantarilla se utiliza el procedimiento propuesto en el Manual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento, en el tomo de Alcantarillo Pluvial. Con el procedimiento de cálculo hidráulico mostrado, se observa que la capacidad de la coladera es directamente proporcional al tirante de agua sobre la misma, por lo que para aumentar su confiabilidad, en ocasiones, se hacen arreglos a las rasantes del pavimento, tales como los mostrados en la figura 5.2, considerando pendientes transversales y longitudinales a la calle. Existen coladeras estándar de: banqueta y piso combinadas. De acuerdo a la capacidad y tipo de alcantarilla se pueden definir para cada una de ellas sus características principales, existen coladeras fabricadas de concreto reforzado y acero estructural (que se proyectan en cada caso particular); actualmente las hay de polietileno pero no son muy comunes. 5.2 COLADERA DE BANQUETA Son las de menor capacidad (15 l/s), el albañal de conexión con las atarjeas es de 0.15 m de diámetro. En el Plano 5.1 se muestran los detalles constructivos de las coladeras de banqueta. Con respecto a los materiales empleados y a la posición que guardan con relación a la banqueta y el piso de la calle, las coladeras de banqueta pueden ser con brocal y tapa de fierro fundido, con brocal y tapa de concreto con rejilla frontal de fierro fundido, con acero estructural y concreto reforzado, existen también coladeras de polietileno de media densidad nuevas en el mercado las cuales se presentan en la figura 5.3.

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Figura. 5.1 Coladera de piso de Fo. Fo.

Figura 5.2 Cortes longitudinal y transversal de un pavimento con pendientes

hacia la coladera de piso La instalación de las coladeras depende de la pendiente longitudinal de las calles y el caudal por colectar, las coladeras de banqueta se instalan comúnmente en calles con pendientes menores al 2% como se ilustra en la figura 5.4. 5.3 COLADERA DE PISO Poseen mayor capacidad hidráulica que las de banqueta (25 l/s), el albañal de conexión con las atarjeas es de 0.15 m de diámetro (ver figura 5.1). Con respecto al material existen coladeras de piso de rejillas de fierro fundido, de concreto reforzado y acero estructural.

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En calles con una pendiente mayor al 5% se recomienda instalar este tipo de coladeras, su ubicación se muestra en la figura 5.5. La combinación de las anteriores son las coladeras de piso y de banqueta, por lo que se posee mayor capacidad hidráulica (40 l/s). El diámetro del albañal de conexión en este caso es de 0.20 m (ver plano 5.2). Tomando en cuenta la posición de las coladeras y el tipo de material en que se fabrican se tienen los tipos siguientes:

Tipo A Coladera de piso y banqueta, con brocal y rejilla frontal de fierro fundido en banqueta y, brocal y rejilla de fierro fundido en piso.

Tipo B Coladera de piso y banqueta, con brocal de concreto (f'c = 175 kg /

cm2) y rejilla frontal, de banqueta con brocal y rejilla frontal de concreto y de piso fabricadas de fierro fundido.

Tipo C Coladera de piso de fierro fundido.

El tipo de pendiente que se utiliza para instalarlas es entre 2 y 5% como se puede ver en la figura 5.6. En el plano 5.2 se muestran los distintos tipos de coladeras pluviales de banqueta, y la combinación de piso y banqueta. Adicionalmente en el plano 5.3 se presentan los tipos de rejillas de piso de fierro fundido que existen en el mercado. 5.4 BOCA DE TORMENTA Se construyen de manera similar a las coladeras de banqueta, pero su tanque decantador es mayor. Este tipo de coladeras se instala cuando el caudal por colectar es demasiado grande y se tiene una pendiente mayor al 5% (ver figura 5.7). Existen también en el mercado fabricadas de polietileno de media densidad como la mostrada en la figura 5.8.

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Figura 5.3 Coladera de banqueta de polietileno

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Figura 5.4 Ubicación de coladeras de banqueta

Figura 5.5 Ubicación de coladeras de piso

Figura. 5.6 Ubicación de coladeras de piso y banqueta

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Figura. 5.7 Ubicación de coladeras longitudinales de banqueta

Figura 5.7 Rejilla boca de tormenta de polietileno

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Las coladeras transversales de piso se construyen como canales con rejillas o en ocasiones con varios marcos y rejillas de fierro fundido como los que se emplean en las coladeras de piso, la capacidad que tienen es de 100 l/m de coladera. En calles donde el ancho es menor a 6 m, el diámetro del albañal de conexión con las atarjeas es de 0.61 m, cuando es mayor a este se instalan albañales de 0.76 m de diámetro (ver figura 5.9, plano 5.4 y plano 5.5).

Figura. 5.9 Ubicación de coladeras transversales de piso

Si la pendiente de la calle es mayor al 3%, se pueden colocar coladeras de piso o combinadas de piso y de banqueta construyendo una depresión en la cuneta para obligar al agua a entrar a la coladera, puesto que estas depresiones son molestas al tránsito vehicular deben ser lo más pequeñas posibles. Para ubicar las coladeras se procura que su separación no exceda de 100 m, dependiendo del gasto de que se trate. En cualquier circunstancia se debe tratar de instalarlas cercanas a las esquinas o en los cruces de las calles. En zonas comerciales con pavimentos de concreto, se recomienda que no deben quedar a una distancia mayor de 25 m, con objeto de no provocar ondulaciones en el pavimento para dar las pendientes. Cuando se tienen pavimentos de adoquín o empedrado, donde se presentan velocidades bajas de tránsito, y que además, permitan construir las pendientes de las cunetas con mayor facilidad, se recomienda una separación máxima de 50 m entre coladeras.

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6. ESTRUCTURA DE DESCARGA 6.1 CARACTERÍSTICAS La estructura de descarga es la obra final del emisor que permite el vertido de las aguas negras o pluviales a un cuerpo receptor, sus características dependen del lugar elegido para la disposición final, del gasto de descarga, del tipo de emisor (tubería o canal), entre otros. La disposición del caudal del alcantarillado sanitario debe efectuarse previo tratamiento por lo que el dimensionamiento de la estructura de descarga se hará para el gasto del efluente de la planta de tratamiento. En caso de que la construcción de la planta se difiera, el diseño se hará para el gasto máximo extraordinario considerado para el emisor. Además, es recomendable considerar lo siguiente:

- Localización adecuada del sitio de vertido, procurando que quede lo mas alejado posible de la zona urbana, tomando en cuenta las zonas de crecimiento futuro, la mejor ubicación para la planta de tratamiento y la dirección de los vientos dominantes

- Para el caso de descarga en una corriente de agua superficial, en la cual fluctúa su tirante dependiendo de la época en la que se encuentre se puede diseñar una estructura con dos descargas a diferente nivel. En todos los casos se debe evitar tener un remanso en el emisor de descarga según las características del sitio de vertido, colocando la plantilla de descarga a una altura igual o mayor al nivel de aguas máximas extraordinarias como se puede observar en la figura 6.1.

- En general, no se recomienda localizar los vertidos en: - Masas de agua en reposo; vasos de presas, lagos, estuarios o bahías

pequeñas - Aguas arriba de una cascada o caída de agua - Terrenos bajos que estén alternativamente expuestos a inundación y secado

6.2 SITIOS DE VERTIDO La disposición final de las aguas residuales o pluviales se puede llevar a cabo en diversas formas, los sitios más comunes de vertido son los siguientes:

a) En corrientes superficiales b) En terrenos c) En el mar d) En lagos y lagunas e) Recarga de aguas subterráneas por medio de pozos de absorción

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Cuando el vertido se hace a corrientes superficiales, es importante investigar los usos que se hagan aguas abajo de ellas, con el fin de determinar el tipo de tratamiento y reducir la contaminación en estos cuerpos receptores. El tipo de obra de descarga dependerá de las variaciones que tenga el tirante en la corriente. Las estructuras que permiten una descarga continua a una corriente receptora son de dos tipos: en conducto cerrado o a cielo abierto, y pueden ser normales a la corriente o esviajadas como se observa en las figuras 6.1 y 6.2. Las estructuras de descarga esviajada para tubería hasta 0.76 m de diámetro se muestran en el plano 6.1 y las estructuras de descarga con tubería de 2.0 a 3.0 m de diámetro en el plano 6.2. El vertido en terrenos se lleva a cabo cuando el agua residual se utiliza para riego de terrenos agrícolas o con fines recreativos. La elevación de la descarga debe ser tal que permita el vertido por gravedad. Cuando el emisor vierte en el mar, es conveniente instalarlo a cierta distancia de la playa hasta alcanzar aguas profundas (emisor submarino), o hasta donde las corrientes produzcan una mezcla del agua residual con la de mar, con objeto de evitar molestias en las playas cercanas; así como a profundidades mayores que el nivel promedio de las mareas bajas, este emisor submarino puede tener una longitud entre 50 y 100 m y su orientación dependerá de la dirección de las corrientes marinas superficiales. En la tubería de descarga puede tener bifurcaciones o simplemente tener una tubería con orificios. Las perforaciones usuales son de 0.06 a 0.23 m de diámetro. Se recomienda que en las tuberías de descarga la velocidad oscile entre 0.6 a 0.9 m/s. Si la localidad tiene muy poca altura sobre el nivel del mar y hay gran variación de mareas, se recurre a establecer depósitos compensadores de marea, con una capacidad mínima igual al volumen de aguas servidas en 12 horas. En las bahías pueden establecerse desagües múltiples colocando ramas abiertas en “T” o en “Y”, en el conducto de salida. Si las bahías son muy cerradas no es recomendable el vertido al mar debido a que se tendría un estancamiento que posteriormente afecte las condiciones ambientales del sitio. Las aguas servidas tratadas también se utilizan para la recarga de los acuíferos subterráneos, lo que se puede realizar mediante pozos de absorción o depósitos de repartición, que permitan a las aguas infiltrarse y llegar a los mantos subterráneos. Los estudios geohidrológicos del lugar definirán la posibilidad de proyectar este tipo de descarga, además de considerar un adecuado tratamiento de las aguas negras.

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6.3 DATOS DE DISEÑO El diseño de la estructura de descarga que vierte en una corriente superficial deberá contar con la información siguiente:

- Gasto mínimo y máximo extraordinario de aguas servidas que vierte el emisor.

A A

Zampeado

PLANTA

Variable

de reposo del materíalTalúd según el ángulo

NAME

45°

Variable

45°

Zampeado con mampostería de 3acon mortero cemento 1 : 5

Concreto simple

Profundidad a juiciodel Ing. Residente

a juicio delIng. Residente

CORTE A - A

Zampeado con mampostería de 3a

con mortero cemento 1 : 5

2.70

Variable0.40

Variable

0.200.76

Variable

Ing. Residentea juicio del

0.20

0.76 1.20

30°

30°

60°

Acotaciones en metros

Variable

Figura 6.1 Estructura de vertido en conductos cerrados (trazo normal a la

corriente)

50

con mortero cemento 1:5Mampostería de 3a

CORTE A - A

del Ing. Residente

Ing. Residentea juicio del

PLANTA

Profundidad a juicio

con mortero cemento 1 : 5Zampeado con mampostería de 3a

A

Ing. Residentea juicio del

A

Variable

B

B

0.20Variable

0.4 mín 1.20 0.4

CORTE B - B

Acotaciones en metros

Variable

Zampeado con mampotería de 3a con mortero cemento 1:5

Variable

60°

0.20

Variable

30°

45°

45°

30°

Variable

Variable

1.20

NAME

Figura 6.2 Estructura de vertido a cielo abierto

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- Secciones topográficas en la zona de vertido, procurando que esta sea en un tramo recto y estable de la corriente, indicando los niveles de aguas mínimas (NAMIN), máximas ordinarias (NAMO) y máximas extraordinarias (NAME), así como la velocidad del flujo

- Características geotécnicas del cauce Elevación de la plantilla del emisor de descarga, la cual debe tener una elevación comprendida entre los niveles de aguas mínimas y máximas ordinarias de la corriente receptora La información que se requiere para el proyecto y que es determinante para elegir el sitio de vertido en terrenos es la siguiente:

- Cual es el tipo de cultivo que se va a regar - Sistema de riego que se empleará - Gastos mínimo y máximo extraordinario de agua servidas que entrega el

emisor - Tipo de suelo - Permeabilidad del terreno y factibilidad para drenarlo - Elevación del nivel freático - Topografía del terreno ligada a la del emisor de descarga

Para el diseño de descarga al mar es necesaria la información siguiente:

- Gastos mínimo y máximo extraordinario de aguas servidas que entrega el emisor y características del agua tratada

- Estudio de las corrientes en la zona de vertido, su dirección en las diferentes estaciones del año

- Topografía y batimetría de la zona de descarga y perfil en el eje del emisor - La batimetría debe cubrir una superficie aproximada de 30, 000 m2, de no

más de 150 m a lo largo del eje del conducto con un ancho de 200 m, teniendo como eje al emisor

Para elaborar el proyecto de vertido en lagos o lagunas se requiere lo siguiente:

- Gastos mínimo y máximo extraordinario de aguas servidas que entrega el emisor

- Características físicas, químicas y biológicas tanto de las aguas servidas como del lago

- Datos topográficos de la zona de descarga

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Para el diseño de recarga de acuíferos subterráneos por medio de pozos de absorción se requiere lo siguiente:

- Estudios geohidrológicos del sitio de vertido - Gastos mínimo y máximo extraordinario de las aguas servidas - Características físicas, químicas y biológicas de las aguas tratadas y del

acuífero receptor.

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7. CRUCES ELEVADOS En sitios en donde la topografía es muy accidentada es común encontrarse con problemas relacionados con el trazo del sistema de alcantarillado sanitario o pluvial y el nivel del terreno natural ya que pueden presentarse grandes depresiones como es el caso de cañadas o barrancas de poca anchura, por lo que la continuación del trazo podrá hacerse por medio de un cruce elevado. El cruce elevado es una estructura cuyo empleo estará indicado si el funcionamiento hidráulico es mejor que si el obstáculo se salvara con otra estructura, ya que es posible conservar la línea de energía y evitar sus pérdidas, o bien, cuando hubiera economía en su construcción. El cruce podrá ser de un claro o varios, de acuerdo con las condiciones topográficas que se presenten. Para cada caso deberán presentarse las alternativas convenientes escogiendo las dimensiones correctas, el número de tramos, la posición de los apoyos y continuidad o no de los claros. Para el soporte de la conducción debe conocerse el diámetro de la tubería, las condiciones de operación, los efectos de temperatura del ambiente así como también los tipos de fuerzas que deben de resistir como son las fuerzas sísmicas, por viento, peso propio y combinación de estas. Los cruces elevados pueden ser:

- Auto-soportados - Soportados - Adosados - Otro tipo

7.1 AUTO-SOPORTADOS Este tipo de estructura suele ser de acero, concreto reforzado y fibrocemento, aunque lo recomendable es el acero. Los soportes para instalación de las tuberías deben seleccionarse dependiendo de las condiciones técnicas y económicas; estos apoyos pueden ser fijos (atraques), móviles(silletas) o una combinación de ambas. Los soportes de las silletas consisten en una base de concreto cimentado en una zapata, la tubería se apoya directamente en la parte superior de la silleta, la cual debe tener un área cóncava, el espacio anular entre esta área y tubo debe rellenarse con un material blando para proporcionar una superficie de contacto suave y uniforme. El comportamiento adecuado de un sistema sujeto a diferentes condiciones de carga se puede lograr mediante el control de sus deformaciones. En la tabla 7.1 se muestran claros prácticos para diferentes diámetros y espesores de tubería de acero auto-soportadas sobre silletas.

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La longitud máxima entre apoyos se encuentra en función de la flecha máxima permisible por flexión que pueda presentarse en la tubería. La deformación en cualquier punto depende de la longitud del claro, de las condiciones de los apoyos, de las cargas verticales y de la rigidez del conducto. Debido a la gran variedad de condiciones y combinaciones de carga que puedan existir, para la determinación de la flecha podrán utilizarse expresiones para claros simples y apoyados. Si se presentan esfuerzos en la tubería en la zona de apoyo que excedan a los permisibles, una solución es incrementar el espesor en la tubería de dicha zona, o utilizar anillos rigidizantes, es recomendable utilizar esta solución cuando se tengan tuberías de gran diámetro (d>0.914 m). En las figuras 7.1 a 7.3 se muestran claros típicos con anillos rigidizantes. Para detalles ver el Manual de Diseño, Selección e Instalación de tubería de Acero para líneas de conducción de Agua Potable. 7.2 SOPORTADOS En este tipo de cruces se utiliza tubería de fibrocemento, PVC, polietileno de alta densidad, y acero. La estructura de soporte se utiliza para evitar deformaciones en la conducción y evitar que los esfuerzos se trasladen al sistema. Para toda línea los soportes de preferencia deben ser de acero, para materiales que no deben ser expuestos a los rayos solares como el polietileno de alta densidad y el PVC, deben protegerse contra la intemperie aplicando una capa de pintura blanca, y por temperatura, colocando los soportes como se observa en la figura 7.4. 7.3 ADOSADOS Para este tipo de cruces se utiliza tubería de asbesto cemento, PVC y de preferencia acero. Si se cuenta con infraestructura en el sitio aprovecharla como vía de acceso de un tramo a otro en las depresiones, considerando el estado de la estructura y su vida útil. Si el conducto pasa por un puente vial, peatonal o ferroviario, se recomienda que este sea de acero y este suspendido del piso del puente por medio de soportes que eviten la transmisión de las vibraciones a la tubería la que debe colocarse en un sitio que permita su fácil inspección o reparación. A la entrada y salida del puente, se deben construir cajas de inspección o pozos de visita, sin olvidar que entre esta estructura y el conducto debe existir cierta flexibilidad. Y dependiendo del puente se deberán cumplir las especificaciones de cada tipo de estructura para transporte o vialidad.

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ESPESOR (PULG Y M) 3/16 1/4 5/16 3/8 7/16 1/2 5/8 3/4 7/8 1

DIAM. NOM 0.004763 0.00635 0.007938 0.009525 0.011113 0.0127 0.015875 0.01905 0.022225 0.0254 (pulg) Claros L (metros)

6 11 12 13 8 12 13 14

10 12 13 14 12 12 13 14 14 12 13 14 16 12 14 15 18 12 14 15 16 20 13 14 15 16 22 13 14 16 16 24 13 15 16 17 18 18 26 13 15 16 17 18 19 28 13 15 16 17 18 19 30 13 15 16 17 18 19 32 13 15 16 17 19 20 34 13 15 16 18 19 20 36 13 15 16 18 19 20 21 38 13 15 17 18 19 20 21 40 13 15 17 18 19 20 22 42 13 15 17 18 19 20 22 45 16 17 18 19 20 22 48 16 17 18 20 20 22 24 51 16 17 18 20 21 23 24 54 16 17 19 20 21 23 24 57 16 17 19 20 21 23 24 60 16 17 19 20 21 23 24 63 16 17 19 20 21 23 25 66 16 17 19 20 21 23 25 26 27 72 16 18 19 20 21 23 25 27 28 78 18 19 20 22 23 25 27 28 84 18 19 20 22 24 26 27 29 90 18 19 20 22 24 26 27 29 96 18 19 21 22 24 26 27 29

102 18 19 21 22 24 26 28 29 108 20 21 22 24 26 28 29 114 20 21 22 24 26 28 30 120 21 22 24 27 28 30 126 21 22 25 27 28 30 132 21 22 25 27 28 30 138 21 22 25 27 29 30 144 21 23 25 27 29 30

Figura 7.1 Claros típicos para tubería

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Figura 7.2 Claros típicos para tubería

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Figura 7.3 Claros típicos para tubería

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Figura 7.4 Cruce de obstáculo soportado

7.4 OTRO TIPO Estas estructuras pueden ser:

- Puente canal - Apoyada en un terraplén con alcantarilla - Apoyada en una alcantarilla de mampostería - Puente colgante

El puente canal es una estructura que se apoya sobre caballetes o pilas. Suele utilizarse para alcantarillado pluvial y para riego, aunque para el primero no es muy común; es de sección circular, semicircular, rectangular o trapecial, se construye de lámina de acero cuando se trata de un puente provisional o de concreto cuando es definitivo. Para las estructuras apoyadas en terraplén o en alcantarilla de mampostería se debe de tomar en cuenta las condiciones del suelo; cuando el suelo sea demasiado blando, se puede combinar un atraque de concreto con pilas para incrementar su capacidad de carga al deslizamiento. La separación y dimensiones de los atraques se determinan dependiendo del peso de la tubería, y de la pendiente del sitio en que se construya. El análisis y diseño de los atraques y silletas se hará de acuerdo a las Normas y Especificaciones de la Asociación Americana de Obras de Agua (AWWA), al Manual de Diseños de Obras Civiles de la Comisión Federal de Electricidad y al de CNA. Los puentes colgantes son otro tipo de solución para los cruces, estos se soportan por medio de cables, el cable principal esta formado por la unión de varios cables que parten de la parte principal de las torres apoyadas en atraques, ambas se encuentran en la parte exterior del puente, la figura 7.5 esquematiza una estructura de este tipo.

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Figura 7.5 Cruce por medio de un puente colgante

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8. SIFONES INVERTIDOS Cuando sea necesario cruzar alguna corriente de agua, depresión del terreno, estructura, conducto o viaductos subterráneos, que se encuentren al mismo nivel en que debe instalarse la tubería, normalmente se utilizan sifones invertidos (ver figura 8.1). El sifón invertido tiene la característica de funcionar totalmente lleno bajo la acción de la gravedad y bajo presión, debido a que se encuentra en un nivel inferior al del gradiente hidráulico. En el diseño de los sifones invertidos, se debe tomar en cuenta lo siguiente:

- La velocidad mínima de escurrimiento en el sifón, será de 1.2 m/s para evitar depósitos

- Se debe analizar la conveniencia de emplear varios conductos a diferentes niveles para que, de acuerdo a los caudales por manejar, se obtengan siempre velocidades adecuadas. En estos casos el primer tubo tendrá capacidad para conducir el gasto mínimo de proyecto

- En el caso de que el gasto requiera un solo tubo de diámetro mínimo de 0.2 m, se acepta como velocidad mínima de escurrimiento la de 0.6 m/s

- Se deben proyectar estructuras adecuadas, tanto a la entrada como a la salida del sifón, que permitan separar y encauzar los caudales de diseño asignados a cada tubería

- Se deben colocar rejillas en una estructura adecuada, aguas arriba del sifón, para detener objetos flotantes que puedan obstruir las tuberías del sifón

En el cálculo hidráulico se usan las fórmulas de continuidad y de Darcy Weisbach, para conocer las pérdidas y elevaciones de entrada y salida en el sifón, respetando las restricciones de velocidad señaladas. En los planos (plano 8.1, plano 8.2 y plano 8.3) se muestran las causas más probables por las que es necesario construir un sifón, entendiendo que la solución del problema esta en función de las condiciones particulares del mismo.

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Figura 8.1 Cruce de arroyo

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9. BIBLIOGRAFÍA 1. FUNDIDORA BRIGAM, “Válvulas Conexiones y Alcantarillado”,

Sucursal México D.F. Calle Sur 24 No. 308 Col Agrícola Oriental

2. FUNDICIONES FERNÁNDEZ, DE GUADALAJARA, S.A. DE C.V.,

Clavel No. 322, Col Vallejo, C.P. 07870

3. INSTITUTO DE INGENIERÍA, UNAM, “Instructivo para Diseño

Estructural de Pavimentos Flexibles para Carreteras, fascículo 44,

4. CNA, Manual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento

“Alcantarillado Pluvial”, , Julio 2000

5 CNA, Manual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento,

Ingenieros Consultores y Constructores, “Alcantarillado Sanitario”, Mayo 2000

6 CNA, Manual de Diseño de Agua Potable, Alcantarillado y

Saneamiento “Diseño, Selección e Instalación de Tubería de Acero para Líneas de Conducción de Agua Potable”, Octubre 1999

7. MYMACO, Prolongación Calle 18 Pte. No. 198 San Pedro de los

Pinos, Delegación Alvaro Obregón, , C.P. 01180, México, D.F

8. RUIZ “FUNDIDORA VOLCÁN”, S.A. DE C.V. K.M. 22.5 carretera

Federal, México-Puebla. Los Reyes La Paz, Edo. De México, C.P. 56400

9. SECRETARÍA DE RECURSOS HIDRÁULICOS, “Estructuras en

Zonas de Riego”, 50 años de irrigación por la grandeza de México, 1926-1976

10. SOTELO, G.A, “Hidráulica General”, Volumen 1. Fundamentos,

Editorial Limusa 1995

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Tabla de conversión de unidades de medida al Sistema Internacional de Unidades (SI) OTROS SISTEMAS

DE UNIDADES SISTEMA INTERNACIONAL

DE UNIDADES (SI) SE CONVIERTE A UNIDAD SÍMBOLO MULTIPLICADO

POR UNIDAD SÍMBOLO LONGITUD

Pie pie, ft.,‘ 0.3048 metro m Pulgada plg., in, “ 25.4 milímetro mm

PRESIÓN/ ESFUERZO

Kilogramo fuerza/cm2 kgf/cm2 98,066.5 Pascal Pa

Libra/pulgada2 lb/ plg2 ,PSI 6,894.76 Pascal Pa Atmósfera atm 98,066.5 Pascal Pa

metro de agua m H2O (mca) 9,806.65 Pascal Pa Mm de mercurio mm Hg 133.322 Pascal Pa

Bar bar 100,000 Pascal Pa FUERZA/ PESO Kilogramo fuerza kgf 9.8066 Newton N

MASA Libra lb 0.453592 kilogramo kg Onza oz 28.30 gramo g PESO

VOLUMÉTRICO

Kilogramo fuerza/m3 kgf/m3 9.8066 N/m3 N/m3

Libra /ft3 lb/ft3 157.18085 N/m3 N/m3

POTENCIA Caballo de potencia,

Horse Power

CP, HP

745.699

Watt

W

Caballo de vapor CV 735 Watt W VISCOSIDAD

DINÁMICA

Poise μ 0.01 Mili Pascal segundo mPa.s

VISCOSIDAD CINEMÁTICA

Viscosidad cinemática ν 1 Stoke m2/s (St)

ENERGÍA/ CANTIDAD DE CALOR

Caloría cal 4.1868 Joule J Unidad térmica británica BTU 1,055.06 Joule J

TEMPERATURA Grado Celsius °C tk=tc + 273.15 Grado Kelvin K Nota: El valor de la aceleración de la gravedad aceptado internacionalmente es de 9.80665 m/s2