Transporte, Manipulación y Montaje de Tuberías

Redes de Abastecimiento de Agua: Componentes Fundamentales en las Redes
SECCIÓN 3 : TRANSPORTE, MANIPULACIÓN Y MONTAJE DE TUBERÍAS
INTRODUCCIÓN
El montaje de las tuberías supone un interés especial, cuando se pretende garantizar
el correcto funcionamiento de la red a medio y largo plazo, recobra una mayor importancia
por la inversión que se va a realizar.
Se tomarán todas las medidas necesarias para que durante el manejo de las tuberías
no sufran desperfectos, ello implica que durante la carga, el transporte y la descarga de los
tubos sufran el menor daño posible. Si los tubos son de material plástico, se tomarán las
precauciones necesarias para evitar el desplazamiento de los tubos. Si los tubos fuesen
abocardados, se alternarán una extremidad con la lisa del tubo contiguo.
Durante la descarga no se dejarán caer los tubos, y se realizará tubo a tubo el
depósito de los tubos se realizará sin brusquedades, próximos al lugar donde se va a realizar la
zanja, de forma que puedan rodarse o desplazarse con facilidad, siempre en el lado opuesto a
donde va a amontonarse la tierras de la excavación, donde va a realizarse la zanja. El
depósito de los tubos se realizará en pequeños montones de no más de 1,75 m de altura, con
estacas bien ancladas al terreno y distribuidos a lo largo del recorrido de la zanja.
Los tubos no deberán estar apilados durante mucho tiempo, en ese supuesto será
conveniente cubrirlos con material adecuado al material elegido de la conducción.
Los extremos deberán obturarse y protegerse para evitar la entrada de objetos y
cuidar posteriormente la correcta unión entre tubos.
ZANJAS
Previo a la colocación de la tubería será necesario la ejecución de la excavación para
la zanja, así como la realización de todas las obras necesarias y auxiliares, como por ejemplo
entibado de la excavación, ejecución de barandillas y pasarelas sobre la excavación,
agotamiento o achique de agua, si fuese necesario, compactación del relleno en la zanja etc.
Los materiales que puedan restituirse deberán almacenarse en forma conveniente
para su nueva utilización.
Las zanjas deben reunir las condiciones de seguridad de acuerdo con la
reglamentación de prevención de accidentes, recogidas en el anejo del proyecto: seguridad e
higiene.
Las zanjas se iniciarán cuando existan acopiados en el lugar de las obras, suficientes
cantidades de tubos, válvulas y accesorios, para que el montaje de la conducción pueda
comenzar inmediatamente después del final de las excavación.
Si fuese necesario o esté indicado en el Pliego de Condiciones o lo indique el
Director de obra, será entibada para evitar desprendimientos, el fondo de la excavación deberá
estar seco.
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Todas las excavaciones, siempre que no sean llevadas a cabo en terrenos muy
cohesivos, rocas, etc. en profundidades superiores a 1,25 m, o la presencia de capas freáticas
deberá ser convenientemente entibadas.
En profundidades de 1,25 a 1,75 m en terrenos firmes y asentados, se considera
suficiente la entibación del borde de la excavación. Si el tráfico en la calle puede originar
desprendimientos, se deberá entibar la excavación, aun cuando sea de menor profundidad.
Para la seguridad de los bordes de la excavación, el entibado debe sobresalir de la superficie 5
cm.
Las maderas cortadas en forma de tablones para la entibación deben ser de 5 cm de
espesor, siendo su longitud normal de 4,5 a 5 m. La disposición de los tablones en general
será horizontal, hincándose pies derechos verticales, que se apuntalarán contra el terreno
mediante codales de madera o metálicos.
Los derrumbamientos en las zanjas debidos a la omisión de entibaciones, arranque de
material suelto, eliminación de piedras, deberán ser realizadas por el contratista sin abono
alguno por parte de la administración.
Los daños originados por imprudencia o negligencia en la obra, serán de cuenta del
contratista, que deberá abonar los gastos que durante la ejecución de la obra puedan originarse
por tal motivo, como además la responsabilidad civil en la que pueda incurrir.
El apilado de las tierras procedentes de la excavación en las calles, se debe realizar
de manera que estorben y dificulten el tráfico lo menos posible, no interrumpiendo el acceso a
edificios o conservándolo mediante pasarelas sobre las zanjas.
Entre el borde de la excavación y el límite de las tierras amontonadas o superficie
donde se encuentre apilados los tubos, deberá existir una zona de un ancho mínimo de 70 cm.
como paso de los trabajadores.
En época de lluvia, se procurará no interrumpir el paso de agua por zonas
convencionales de drenaje, para conservar el desagüe necesario.
Durante la excavación se procurará no dañar instalaciones subterráneas existentes,
conducciones de saneamiento, conducción de gas, viales telefónicos, cables de semáforos, etc.
Dimensiones de la zanja
La profundidad de la solera en la excavación será indicada por la Dirección de obra,
mediante referencias niveladas cada 20 a 50 m.
La anchura de la zanja para conducciones independientes y para profundidades de
solera en excavación hasta de 1,75 m, serán las siguientes:
Fondo de la zanja = diámetro de la tubería más 60 cm.
Borde superior de la zanja = ancho de la zanja en el fondo más 20 cm.
Para zanjas de más de 1,75 m de profundidad, servirán las dimensiones anteriores
incrementadas en 20 cm.
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Profundidad de las zanjas
Las tuberías de distribución de agua deben situarse a una profundidad adecuada, para
evitar el riesgo de heladas, y las cargas exteriores producidas por el tránsito de vehículos ,
afectan en la menor cantidad posible.
Como profundidad suficiente para resistir el riesgo de heladas, se puede fijar entre
0,80 a 1,00 m. como valores medios. En lugares muy fríos con velocidades de circulación
bajas en las conducciones, la profundidad debe ser algo mayor, al menos 1,25 a 1,50 m.
La solera de las conducciones de agua deben estar situadas a una altura por encima
de la clave del alcantarillado de un metro, de esta forma se considera una distancia adecuada
para evitar la contaminación por fugas que podría existir por el alcantarillado y que podría
penetrar a través de las juntas en las conducciones de agua limpia.
Preparación de la solera de la zanja
Debe prepararse en las dimensiones referidas anteriormente, el terreno estará
asentado, y se preparará una cama de tierra seleccionada, arena u hormigón, de forma que los
tubos reposen en toda su longitud sobre el terreno. Antes de la colocación de los tubos se
excavarán nichos y huecos para la instalación de las válvulas y accesorios.
En terrenos, rocosos y pedregosos, poco resistentes o que contengan agua en el
fondo de la zanja, la solera deberá ser 20 cm más profunda para crear una cama de este
espesor.
Colocación de los tubos
Se descenderá uno a uno los tubos, con precaución necesaria según diámetro, peso y
longitud de la tubería, empleando los medios que se requieran para ello. Colocados en el
fondo de la zanja se alinearán y centrarán, asegurándose de que en el interior no existen
elementos extraños. Cualquier interrupción prolongada en la colocación de las tuberías, se
obturará con papel u otro medio.
En zanjas con pendiente pronunciadas, los tubos se colocarán de abajo arriba
Una vez realizadas las uniones con las juntas correspondientes, a lo largo del
recorrido de la conducción, irán instalándose las válvulas y los accesorios correspondientes.
En tuberías ligeras de peso y de pequeño diámetro, como son la tuberías de PVC,
pueden unirse los tubos en superficie y ser introducidas en tramos más o menos largos
introduciendo un cordel por el interior del tramo unido. Igualmente tuberías de PE enrolladas
en tramos de 50 a 100 m según diámetro, puede desenrollarse en la propia zanja, y realizar la
unión con manguito roscado uniendo el siguiente tramo.
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En el montaje
aspectos:
de las tuberías debe darse especial importancia, los siguientes
Las juntas y uniones deberán ser estancas
La tubería deberá quedar inmóvil, con los anclajes totalmente ejecutados.
Se habrán tomado las medidas necesarias para proteger la tubería de
agresivos donde va instalada.
terrenos
Todas las cargas externas actuantes, incluso las propias deben ser absorbidas por la
tubería.
Anclaje de las tuberías
Los codos, válvulas, piezas terminales, etc., ejercen presiones considerables sobre las
paredes de la zanja en todos los cambios de dirección de la conducción. Es imprescindible la
instalación de macizos de hormigón asegurando la conducción al macizo y evitando la rotura
de ella o del elemento en cuestión por presión o por asiento como consecuencia de
desplazamientos muy pequeños en el tiempo.
Algunos ejemplos de anclajes, se exponen en la siguientes figuras 2.18 (a, b, c, d, e)
a)
c)
b)
d)
e)
a) anclaje en una intersección de dos conducciones. b) cruce de intersecciones.
b) bifurcación en direcciones opuestas. d) terminal de una conducción. e) codo
fig. 2.18
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Cálculo de anclaje en curvas
Estableciendo el equilibrio dinámico de todas las fuerzas que concurren en un
cambio de dirección, se llega a la conclusión de que el empuje ER radial originado por el
cambio es:
ER = 2 γ H
π D2
.sen α
2
4
y
2
H= 2V +h
2g
Donde:
E R = es el empuje radial expresado en kilopondios
γ = peso específico en kp/m3 , para el agua es 103 kp/m3
h = es la carga en metros de columna de agua (m.c.a) del líquido sobre la curva
H = está expresada en la ecuación anterior, en m.c.a
D = diámetro
α = ángulo del codo
El ábaco siguiente, permite un cálculo rápido y aproximado, suficiente para este tipo
de estructuras.
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Ejemplo.- Sea una conducción de 500 mm. que transporta una caudal de 600 l/s.,
determinar E R en un codo de 90º donde la línea piezométrica, tiene un valor de h = 21 m.
Sección : S = π D2 /4 = π 0,52 /4 = 0,196 m2
2
Aplicando la ecuación H = 2 V + h ,
2g
calculamos la velocidad V = Q/S = 0,6/ 0,196 = 3,06 m/s.
H = 2.3,062 / 2.9,81 + 21 = 21,95 m.c.a.
Er = 2.103 .21,95.0,196. sen 45º = 6084, 2 kp.
Manejando el ábaco en la columna vertical donde están representadas las K = H
unimos con la 2, diámetro del tubo en centímetros, esa recta corta en la línea A. Tomando el
punto de la línea A con el ángulo del codo 90º, algo más de 6.000 kp.
Relleno de la zanja
Después de llevar a cabo las pruebas de presión y estanqueidad, comprobadas las
juntas cuyas copas se encontrarían al descubierto, el resto de la tubería y con carácter
provisional se había rellenado unos 30 cm de espesor de las tierras excavadas, podrá
rellenarse la zanja con la autorización de la Dirección de obra, ajustándose al proyecto y en
caso necesario se complementará con instrucciones adecuadas.
El relleno de la zanja se realizará por tongadas sucesivas, la primera se hará
manualmente, eliminando piedras que puedan dañar los tubos. En época de heladas no debe
compactarse.
Se rellenarán y apisonarán los alrededores de válvulas, bocas de riego, ventosas
conservándolos rectos y perpendiculares al eje de la tubería, evitando asientos posteriores y en
especial que no produzcan movimiento en las tuberías.
La colocación y fijación de las tapas metálicas de las arquetas deben realizarse antes
de la reposición del pavimento, será ejecutada por el contratista del montaje de la tubería.
Pruebas en las conducciones
El control de calidad en la fabricación de los tubos por el fabricante se ajustará a los
ensayos o pruebas recogidos en el pliego de prescripciones técnicas del antiguo M.O.P., estas
son las siguientes:
a)
b)
c)
d)
e)
Examen visual del aspecto de general de los tubos.
Comprobación de dimensiones, espesores y rectitud de los tubos.
Pruebas de estanqueidad de todos los tubos a presión normalizada.
Pruebas de rotura por presión hidráulica interior sobre un tubo de cada lote.
Pruebas de rotura por la acción de cargas exteriores.
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Además, son preceptivas las pruebas en obra con la tubería instalada y montada en
zanja, su realización entra dentro de la responsabilidad de la Dirección Facultativa. Se
recogen en el artículo 11 del mencionado Pliego dos pruebas, que transcribimos literalmente:
Prueba de presión interior
Prueba de estanqueidad
11.2 Prueba de presión interior
11.2.1. A medida que avance el montaje de la tubería, se procederá a pruebas
parciales de presión interna por tramos de longitud fijada por la Administración. Se
recomienda que estos tramos tengan longitud aproximada a los quinientos (500) metros, pero
en el tramo elegido la diferencia de presión entre el punto de rasante más baja y el punto de
rasante más alta no excederá de diez por ciento (10 por 100) de la presión establecida en
11.2.6.
11.2.2. Antes de empezar la prueba deben estar colocados en su posición definitiva
todos los accesorios de la conducción. La zanja debe estar parcialmente rellena, dejando las
juntas descubiertas.
11.2.3. Se empezará por llenar lentamente de agua el tramo objeto de la prueba,
dejando abiertos todos los elementos que puedan dar salida al aire, los cuales se irán cerrando
después y sucesivamente de abajo hacia arriba una vez se haya comprobado que no existe aire
en la conducción. De ser posible se dará entrada al agua por la parte baja, con lo cual se
facilita la expulsión del aire por la parte alta. Si esto no fuera posible, el llenado se hará aún
más lentamente para evitar que quede aire en la tubería. En el punto más alto se colocará un
grifo de purga para expulsión del aire y para comprobar que todo el interior del tramo objeto
de la prueba se encuentra comunicado en la forma debida.
11.2.4. La bomba para la presión hidráulica podrá ser manual o mecánica, pero en
este último caso deberá estar provista de llaves de descarga o elementos apropiados para
poder regular el aumento de presión. Se colocará en el punto más bajo de la tubería que se ha
de ensayar y estará provista de dos manómetros, de los cuales uno de ellos será proporcionado
por la Administración o previamente comprobado por la misma.
11.2.5. Los puntos extremos del trozo que se quiere probar se cerrarán
convenientemente con piezas especiales que se apuntalarán para evitar deslizamientos de las
mismas o fugas de agua, y que deben ser fácilmente desmontables para poder continuar el
montaje de la tubería. Se comprobará cuidadosamente que las llaves intermedias en el tramo
en prueba, de existir, se encuentran bien abiertas. Los cambios de dirección, piezas especiales,
etc..., deberán estar anclados y sus fábricas con la resistencia debida.
11.2.6. La presión interior de prueba en zanja de la tubería será tal que se alcance en
el punto más bajo del tramo en prueba una con cuatro (1,4) veces la presión máxima de
trabajo en el punto de más presión. La presión máxima de trabajo (Pt ) de una tubería es la
suma de la máxima presión de servicio más las sobrepresiones, incluido el golpe de ariete. La
presión se hará subir lentamente de forma que el incremento de la misma no supere un (1)
kilogramo por centímetro cuadrado y minuto.
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11.2.7. Una vez obtenida la presión, se parará durante treinta minutos, y se
considerará satisfactoria cuando durante este tiempo el manómetro no acuse un descenso
superior a la raíz cuadrada de p quintos (
p
5
), siendo p la presión de prueba en zanja en
kilogramos por centímetro cuadrado. Cuando el descenso del manómetro sea superior, se
corregirán los defectos observados repasando las juntas que pierdan agua, cambiando si es
preciso algún tubo, de forma que al final se consiga que el descenso de presión no sobrepase
la magnitud indicada.
11.2.8. En el caso de tuberías de hormigón y de amianto-cemento, previamente a la
prueba de presión se tendrá la tubería llena de agua, al menos veinticuatro (24) horas.
11.2.9. En casos muy especiales en los que la escasez de agua u otras causas hagan
difícil el llenado de la tubería durante el montaje, el contratista podrá proponer,
razonadamente, la utilización de otro sistema especial que permita probar las juntas con
idéntica seguridad. La Administración podrá rechazar el sistema de prueba propuesto si
considera que no ofrece suficiente garantía.
11.3. Prueba de estanqueidad
11.3.1. Después de haberse completado satisfactoriamente la prueba de presión
interior, deberá realizarse la de estanqueidad.
11.3.2. La presión de prueba de estanqueidad será la máxima estática que exista en el
tramo de la tubería objeto de la prueba.
11.3.3. La pérdida se define como la cantidad de agua que debe suministrarse al
tramo de la tubería en prueba mediante un bombín tarado, de forma que se mantenga la
presión de prueba de estanqueidad después de haber llenado la tubería de agua y haberse
expulsado el aire.
11.3.4. La duración de la prueba de estanqueidad será de dos horas, y la pérdida en
este tiempo será inferior al valor dado por la fórmula:
V = K.L.D.
En la cual:
V = pérdida total en la prueba en litros.
L = longitud del tramo objeto de la prueba, en metros.
D = diámetro interior, en metros.
K = coeficiente dependiente del material,
según la siguiente tabla:
Hormigón en masa
Hormigón armado o sin camisa
Hormigón pretensado
Fibrocemento
Fundición
Acero
Plástico
K = 1,000
K = 0,400
K = 0,250
K = 0,350
K = 0,300
K = 0,350
K = 0,350
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11.3.5. De todas formas, cualesquiera que sean las pérdidas fijadas, si éstas son
sobrepasadas, el contratista, a sus expensas, repasará todas las juntas y tubos defectuosos:
asimismo viene obligado a reparar cualquier pérdida de agua apreciable, aun cuando el total
sea inferior al admisible.
Nota del autor: se impedirá la permanencia del público en las proximidades de los
brotes de agua, durante las pruebas de presión.
Desinfección y lavado de los tramos
Después de realizadas las pruebas de presión y estanqueidad, en todos los tramos de
las conducciones se procede a la desinfección empleando hipoclorito sódico con un contenido
de 150 g de cloro por litro. Cada m3 de agua deberá contener 50 g de cloro libre, por lo que el
volumen de agua necesaria deberá ser el triple del que realmente se precisa para la
desinfección; esta agua deberá permanecer en las conducciones durante 24 horas debiendo ser
el contenido de cloro al cabo del plazo citado de 25 g/m3 .
Se suele utilizar las ventosas como lugar para introducir el hipoclorito de sodio, a
través de orificio que queda disponible al desmontar la ventosa cuando la tubería se encuentra
sin presión.
Para el lavado debe emplearse agua libre de contaminaciones, la velocidad del flujo
encargado de realizar el lavado no deberá ser superior a 1,5 m/s.
Tanto el cloro como sus soluciones, deben manejarse con cuidado, debido a sus
propiedades corrosivas, que pueden causar lesiones en los tejidos mucosos de los ojos y de
las vías respiratorias.
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