Emisarios submarinos de pequeño diámetro de polietileno
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1. U u 7 7 Selecci n de la raz n de dimensi n est ndar de la tuber a 11 8 Anclaje de los emisarios submarinos de HDPE U U n a 12 8 1 Determinaci n de la distancia entre los lastres a 13 8 2 Determinaci n del peso de los lastres L L L nn 13 8 3 Dise o del lastre ap p sun hama unan e e e na E 15 8 4 Moldeado de los lastres de hormig n en el lugar de 22 9 Lugar de trabajo para la fusi n de extremos y el acoplamiento de los lastres de 22 10 Flotaci n inmersi n y colocaci n del emisario submarino seen 23 0506 A EN 29 12 Problema ejemplos cute adios 31 121 Pasol Selecci n del di metro de la tuber a sese 31 12 2 Paso ll Distancia entre los lastres de concreto en la zona rompiente del oleaje 33 12 3 Pasolll Distancia entre los lastres de concreto m s all de la zona de rompiente del oleaje senes 34 T9 Referencias aiite uitae ee pini tate a aa MER E I ERE M ela anta 35 FIGURAS Figura 1 Figura 2 Figura 3 Figura 4 Figura 5 Figura 5 A Figura 6 Figura 7 Figura 8 Figura 9 Figura 10 Figura 11 Figura 12 P gina Nomograma para soluci n2. VINY 130 OHONV Qnll9NO1 NO9 ONIHVINENS OlJVSIN3 730 30H 30 vIV38n1 30 S4 30 1 3070W V7 2NV 730 S3Q0VLIW Sv HVuvd3S VHVd NOSOMO9 30 AvV di8l 30 W id3S 21 IVNIMON 2 QILIS N3 SOQY 3010 SOGQVZINVAT1V9 SONYIA 08 LIVNI wu j 8 OdLL OLS33ONOO Hd Sq3 LLSV T SOT AVIACION V IVd ODIdIL L 0243n434H 30 v1ll4vA v1 30 N0I2V20102 v1 v vd 1VH1N32 V3NI1 30 313 114 500 BV3010N v vd 30 vlu38n1 30 71905 vz3ld 22 8 4 Moldeado de los lastres de hormig n en el lugar de trabajo Es importante planificar que el moldeado de los lastres de concreto se termine por lo menos un mes antes de la instalaci n del emisario submarino para permitir un tiempo adecuado de curaci n Se debe considerar el moldeado de los lastres en la orilla del litoral donde se encuentra el emisario submarino para evitar su manejo y transporte innecesario Tambi n es una buena idea numerar las mitades cuando se quitan de su molde para asegurar la compatibilidad de los orificios de los pernos De todos modos el poner especial cuidado en la precisi n del molde evitar mayores gastos en el futuro durante el proceso de acople El concreto debe ser resistente al agua salina con una fuerza m nima de 28 d as de 200 kg cm Se puede usar cemento de fuerza r pida alta para permitir la remoci n temprana de sus moldes a fi
3. dentro de los rangos presentados en el cuadro 1 Cuadro 1 Rangos de velocidad de flujo para emisarios submarinos de HDPE Tama o nominal de la tuber a Rangos satisfactorios de velocidad cm metro segundo 10 30 25 50 40 75 Es importante que se obtengan las velocidades de limpieza por lo menos una vez al d a durante un tiempo suficiente para conseguir un lavado completo de la tuber a Si este no fuera el caso se presentar an deposiciones de s lidos o grasa y crecimiento de bacterias en las paredes y ser a necesario usar un dispositivo limpiador chancho dentro del emisario submarino para prevenir su constricci n o cierre Cuando se dise a un emisario submarino para un flujo proyectado de 25 a os es importante revisar las velocidades de los flujos m ximos actuales para ver si se obtienen velocidades suficientes de arrastre en los primeros a os de operaci n Si no fuera as se debe implementar un programa de limpieza con un dispositivo limpiador hasta que los flujos alcancen las velocidades de limpieza Se recomienda instalar facilidades para remover arena y grasa del efluente antes de su descarga en el emisario submarino para ayudar a minimizar los problemas ocasionados por su deposici n Esta remoci n de grasa y de elementos flotantes tiene el prop sito de mantener las condiciones est ticas aceptables Los nomogramas de las figuras 1 unidades m tricas y 2 unidades inglesas basadas en la f rmula de Hazen Wil
4. Adem s la tuber a se hundir muy r pido y pondr en peligro a los buzos Cuando esto sucede la tuber a no se hundir en forma uniforme probablemente se montar sobre los arrecifes rocas u otros obst culos que deb an evitarse y usualmente ser necesario reemplazar el tap n o plato bajo el agua y bombear aire a la tuber a desde el terminal para reflotarla y volverla a sumergir situaci n que obviamente debe evitarse Por lo tanto se recomienda usar una brida soldada con un plato empernado al terminal y equipar el plato con una v lvula de retenci n y un acoplamiento de r pida conexi n como ingreso para una manguera compresora de aire y un niple de tuber a de acero galvanizado o bronce y una v lvula de aire de bronce para el control de salida del aire Asimismo el bote terminal salida de aire debe tener un compresor de aire peque o a gasolina con una manguera por lo menos 50 m s larga que la profundidad del final del emisario para permitir el reflotamiento y el ajuste si fuera necesario Adem s todos los botes deben estar provistos de radios de dos bandas o de intercomunicadores y es conveniente contar con un sistema de comunicaci n con los buzos sumergidos Los buzos deben recibir instrucciones de mantenerse sobre la tuber a en todo momento 27 3d ONIYY WANS OPIVSIINH NN 3G NOIOV IV LSNI ODId L OS32O Id NN IA ONV Id 14A V LSIA Q1 vana W NV 30 SVS3d NO9 OlN8VSIN3 sozna 381 30 val vs 30 507
5. las boyas mismas avisos colocados en peque os botes avisos a los navegantes y pescadores para que no s lo eviten chocar contra las boyas sino que se mantengan fuera de la zona de construcci n de la tuber a Al mismo tiempo es buena idea incluir la ubicaci n del emisario submarino en las cartas n uticas y mapas costeros tan pronto como sea posible y advertir que no se debe anclar cerca del emisario submarino 4 SELECCI N DEL DI METRO DE LA TUBER A La selecci n del di metro de la tuber a para emisarios submarinos de HDPE se hace con la misma serie de determinaciones como para otro material de tuber a Usualmente se utiliza el balance de la reducci n de p rdida de fricci n contra las velocidades de flujo necesarias para mantener el suficiente arrastre que evitar la deposici n de residuos o el crecimiento de bacterias La tuber a de HDPE tiene excelentes caracter sticas de flujo debido a su pared excepcionalmente suave tiene una constante de la f rmula de Hazen Williams de C 155 para agua y C 140 para aguas servidas Esto permite una selecci n de mayor velocidad y menor di metro que para la mayor a de otros materiales de la tuber a Para emisarios submarinos que utilizan tuber a de HDPE y que transportan desag es tratados con militamices tanques s pticos u otros tratamientos m s completos la velocidad de flujo que ha probado ser satisfactoria desde el punto de vista tanto de fricci n como de limpieza usualmente est
6. hidrodin micas de las corrientes y posiblemente por el hundimiento de los lastres en un lecho suave Es importante que las distancias entre los lastres no sean muy grandes La presi n ejercida puede ser estimada como una viga simple uniformemente cargada con una unidad de carga igual a la unidad de flotaci n de la tuber a Para limitar la desviaci n a menos de 5 o la deformaci n a menos de 1 se ha desarrollado el cuadro de la figura 3 para determinar el tramo m ximo entre los lastres para diversas dimensiones est ndar de tuber a de HDPE Se debe notar que para SDR m s peque as aunque el espacio entre lastres puede ser mayor usualmente no excede de 5 6 metros por razones pr cticas de construcci n Este l mite es una regla establecida para evitar o al menos reducir problemas en el manejo y acoplamiento de lastres muy grandes Tambi n es mejor desde el punto de vista de las fuerzas hidrodin micas externas tener lastres m s peque os y m s cercanos que grandes y con mayor espacio entre ellos porque cuanto m s cerca est la tuber a del lecho la fuerza externa ser menor 8 2 Determinaci n del peso de los lastres Existen dos consideraciones al determinar el peso para anclar adecuadamente los emisarios submarinos de HDPE en el fondo del mar Una consideraci n es el lastre necesario para evitar la flotaci n y prevenir el movimiento horizontal debido a corrientes en reas fuera de la zona rompiente del oleaje la otra es prev
7. los emisarios submarinos de HDPE usualmente se fabrican de concreto reforzado debido a su densidad apropiada y a su durabilidad en el agua marina Existen muchos disefios pero se prefiere el rectangular en vez del redondo porque entonces el lastre no rodar cuando reciba fuerzas laterales de las corrientes o las olas La selecci n del dise o debe basarse en 16 a facilidad de sujetar los lastres a la tuber a b resistencia de los seguros a la corrosi n del agua salada y c facilidad de fundir el concreto La figura 4 muestra el dise o de un lastre para una tuber a de peque o di metro Este dise o tiene dos collarines rectangulares construidos de concreto de manera que pueda agraparse a la parte externa de la tuber a este dise o se conoce como tipo A Esta variaci n particular usa dos pernos de material resistente a la corrosi n del agua salina Tambi n es posible usar pernos de fibra de vidrio o tuber a de polietileno pl stico con terminales formados al calor como medio de enlazar las mitades La figura 5 ilustra el dise o tipo B de lastre de concreto que es popular para las tuber as de HDPE mayor de 20 cm de di metro La distancia entre este tipo de lastre est limitada por la disponibilidad del equipo de manejo en vez de estarlo por la deflexi n o deformaci n de la tuber a Se deben construir lastres mayores con orejas levantadoras fundidas en ellas para facilitar su manejo y fijaci n a la tuber a La figura 5 A
8. removerlos Por lo tanto es importante trazar una ruta libre de obst culos o al menos que minimice la remoci n de obst culos y que termine en la ubicaci n y profundidad deseada El tiempo y dinero empleado en determinar la mejor ruta representa una buena inversi n que ahorra una gran cantidad de problemas durante la instalaci n La evaluaci n no s lo debe designar la ruta seleccionada sino que debe ubicar f sicamente los obst culos y las reas problem ticas La evaluaci n de la ruta de los emisarios submarinos de HDPE de peque o di metro debe ser hecha por buzos experimentados Es preferible que uno de los buzos sea ingeniero Para la evaluaci n exploratoria preliminar los buzos pueden usar br julas y el rumbo estimado desde el punto de entrada del emisario submarino hasta el punto terminal deseado Al mismo tiempo deben instalar boyas numeradas en cada rea problem tica y al regreso estimar la distancia entre las reas problem ticas usando una rueda o cinta medidora Es importante que el buzo mantenga un registro en donde describa las reas problem ticas y anote las condiciones del fondo y los materiales existentes a lo largo de la ruta relacion ndolos con el n mero respectivo de boya Las fotograf as y los videos de las reas cr ticas pueden ser tiles Si el rea problem tica es peque a las boyas deben anclarse o amarrarse firmemente en el centro del rea problem tica si sta es grande se debe marcar tanto a
9. 5 6 metros m xima permitida entre los lastres por la figura 3 para una SDR de 32 5 y un di metro exterior de 324 mm ser a apropiado para el emisario submarino m s all de la zona rompiente del oleaje 35 13 REFERENCIAS McJunkin y Pineo CH S 1969 The role of plastic pipe in community water supplies in developing countries US Agency for International Development Phillips Driscopipe Inc sin fecha Driscopipe systems installation manual Phillips 66 P O Box 508 Watsonville 95076 California Phillips Driscopipe Inc 1996 Driscopipe systems design manual Phillips 66 P O Box 508 Watsonville 95076 California Chevron Chemical Company 1988 Sistemas de tuber a industrial Plexco Bolet n No 104 Chevron Chemical Company 1987 Sistemas de tuber a municipal Plexco Bolet n No 112 Chevron Chemical Company 1988 Procedimientos de fusi n de extremos Plexco Bolet n No 108
10. Advertencia El contenido de este documento ha sido actualizado en la versi n en ingl s 2002 y se encuentra disponible en http www cepis ops oms org bvsaca i fulltext hdpei hdpei pdf Emisarios submarinos de peque o di metro de polietileno de alta densidad Fred M Reiff Asesor Regional OPS HEP Fecha de la version original 1986 Noviembre 2000 Traductor Henry J Salas Asesor en Evaluaci n de Impacto Ambiental y Salud CEPIS OPS CEPIS PUB 00 54 Original ingl s CENTRO PANAMERICANO DE INGENIER A SANITARIA Y CIENCIAS DEL AMBIENTE CEPIS EMISARIOS SUBMARINOS DE PEQUE O DI METRO DE POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD HDPE FRED M REIFF Asesor Regional OPS HEP Fecha de la versi n original 1986 Noviembre 2000 Traductor Henry J Salas Asesor en Evaluaci n de Impacto Ambiental y Salud CEPIS DIVISI N DE SALUD Y AMBIENTE ORGANIZACI N MUNDIAL DE LA SALUD INDICE 1 Emisarios submarinos de polietileno de alta densidad para aguas residuales 1 2 Evaluaci n de la ruta subMariMa occoninininnilonnnnnncnnicc 2 3 Preservaci n de las boyas marcadoras U l n aaa 3 4 Selecci n del di metro de la tuber a 4 5 Consideraci n de mareas y densidad del agua marina sse 7 6 Selecci n de las resinas de polietileno
11. DE LA RAZ N DE DIMENSI N EST NDAR DE LA TUBER A SDR Un t rmino relacionado con las tuber as de pl stico es la raz n de dimensi n est ndar abreviada por el acr nimo SDR en ingl s y definida por la f rmula SDR P donde D es el di metro exterior de la tuber a t es el grosor m nimo de la pared La tasa de la presi n de la tuber a est dada por la f rmula pou SDR 1 donde S el esfuerzo hidrost tico de dise o 800 psi 56 24 kg cm a 23 para HDPE Se determin este esfuerzo hidrost tico de dise o mediante la prueba ASTM D 2837 y un factor de seguridad de 50 Todas las tuber as del mismo material y con SDR id ntico tienen la misma tasa de presi n sin tener en cuenta el di metro En el cuadro 5 se presentan algunas relaciones entre la SDR y la presi n de trabajo La selecci n de la SDR apropiada para un emisario submarino depende de factores tales como presurizaci n interna fuerzas externas especialmente en las zonas de rompiente del oleaje presiones debidas al manejo y construcci n Separaci n de los lastres 12 Cuadro 5 Tasa de presi n de las tuber as de HDPE con diferente SDR Tasa de presi n de la tuber a Libras pulgada cuadrada psi 40 51 80 90 100 160 Kg cm 2 8 3 6 25 5 6 6 3 7 0 11 2 Si sustituye D t en lugar de la SDR en la ecuaci n y reordena los t rminos se obtiene 250 0 o S P 0 21 que es la ecuaci n de la Organizaci n Intern
12. RINAS DE HDPE Adaptado del Manual de Instalaci n de Driscopipe Systems sin fecha 15 El factor de hundimiento puede expresarse por la f rmula peso de la tuber a contenido peso del lastre de concreto en el aire K peso del agua reemplazada por la tuber a peso del agua reemplazada por los lastres Se define Wa Peso total de cada lastre en el aire kg o Ib Peso unitario del contenido de la tuber a kg m Ib pies p Peso unitario de tuber a kg m o Ib pies m Densidad del agua marina kg m o Ib pies Distancia seleccionada entre las pesas o pies Unidad de volumen externo de tuber a por unidad de longitud m m o o Densidad del concreto kg m o Ib pies Una constante sin unidad raz n deseada la fuerza hacia abajo por fuerza hacia arriba a la que se denomina frecuentemente factor de hundimiento Se puede reformular la ecuaci n S W SVW m Wa Wm Wc K El reordenamiento y soluci n de W4 resulta en la siguiente ecuaci n S KVWm W Ws T 1I Kw W Es conveniente poner el m ximo peso de lastre a la tuber a ubicada en la zona rompiente del oleaje y que todav a pueda flotar hasta su sitio cuando se llena de aire Esto significa alrededor de 0 8 de ese peso m ximo Bajo estas condiciones K 1 y W 0 la ecuaci n se simplifica a m 0 8 SW mV W 1 W W 8 3 Dise o del lastre Los lastres para
13. a o o o vo o o oo o o o 2228 82 2 gar os a das Sp m EC o E N D 00NNDIS HOd SOYBLIA OM o A A A A DAA AAA II oo o o o omor uv m 888 32 3 8 69 8 8 B m o Q _ 2000 1000 600 Figura 2 H NOMOGRAMA PARA SOLUCION unidades inglesas Tomado de F E Mcjunkin 1969 Las tuber as de polietileno est n dimensionadas por un di metro exterior controlado y por el espesor m nimo de la pared a fin de obtener la presi n deseada por el m todo de raz n de dimensi n est ndar SDR o por las normas de la Organizaci n Internacional de Normalizaci n ISO acr nimo en ingl s Los cuadros 2 y 3 presentan los di metros externos e internos y el peso promedio por unidad de longitud kg m de las tuber as fabricadas de acuerdo de los m todos de SDR y de la ISO respectivamente 5 CONSIDERACI N DE MAREAS Y DENSIDAD DEL AGUA MARINA Es importante advertir que las peque as comunidades deben mantener sus costos de operaci n tan bajos como sea posible Esto significa que el dise ador del emisario submarino deber tratar de usar la carga hidr ulica est tica de gravedad y evitar bombear las aguas residuales que se van a descargar Se debe recordar que el tiempo de fluctuaciones de las mareas cambia diariamente y que la magnitud de los cambios var a durante el a o y fases de la luna Se puede asumir que la marea m s alta y que el flujo pico de las agu
14. a tuber a no tiene que estar ubicado hasta que el extremo final se vaya a colocar Normalmente se requieren tres lanchas de colocaci n en las cercan as de la secci n que se va a hundir Es m s f cil permitir que la tuber a se doble con la corriente poni ndola gradualmente en su sitio a lo largo de la ruta mientras se est hundiendo Los buzos que est n cerca de la tuber a se comunican con las tres o cuatro lanchas de instalaci n que la remolcan hacia su ubicaci n y con el bote que est al final dejando salir el aire Los buzos informan a los botes de instalaci n en qu direcci n izquierda o derecha mover la tuber a o si deben sostenerla de forma de mantenerla alineada mientras que se deja posar en el lecho y tambi n informan al operador de salida de aire cu ndo dejarlo salir para que la tuber a descienda El aire se deja salir en una serie de peque os tiros con lapsos suficientes entre los tiros para recibir la comunicaci n de los buzos Es preferible soltar el aire muy despacio y no r pidamente Las figuras 10 y 11 representan esquem ticamente la visi n del plano y el perfil de este proceso respectivamente Es importante advertir que la presi n del aire que se desarrolla en el tap n final ser equivalente a la presi n del agua en la profundidad de inmersi n El plato o tap n final deber estar asegurado al terminal Si el tap n o plato se suelta puede ser tan peligroso como un ca n para los trabajadores cercanos
15. acional de Normalizaci n ISO para determinar la presi n de trabajo de la tuber a termopl stica En la ecuaci n de la ISO para tuber as de HDPE la tensi n admisible es S 50 kg cm Generalmente la secci n del emisario submarino que recibe mayor presi n es la que est dentro de la zona rompiente del oleaje usualmente representada por profundidades menores de 15 metros en mar abierto y por profundidades menores de 6 metros en reas protegidas del mar abierto En esta zona ocurre la mayor presi n externa desde las corrientes es la que recibe el impacto de objetos tra dos por stas y las olas y es la m s propensa a minarse Es tambi n el rea que soporta la mayor presi n interna y est sujeta a impactos por la colocaci n de los lastres rocosos Por lo tanto la secci n de tuber a a trav s de esta zona frecuentemente se selecciona con una SDR menor pared de tuber a m s gruesa que la secci n fuera de la zona rompiente del oleaje a fin de contrarrestar el impacto adicional flexi n fuerzas cortantes y de zuncho Una SDR con un rango de 11 a 21 es el que usa com nmente en la zona rompiente del oleaje y de 19 a 32 5 para la secci n fuera de esta zona 8 ANCLAJE DE LOS EMISARIOS SUBMARINOS DE HDPE Probablemente la causa m s com n del fracaso de los emisarios submarinos de HDPE de peque o di metro es el anclado inadecuado de la tuber a en el fondo del mar Esta deficiencia hace que se mueva y se da e debido a las cor
16. ados con corrientes repentinas problemas de botes y otras complicaciones imprevistas la localizaci n exacta de tres o cuatro codos puede ser extremadamente dif cil Si existe la posibilidad de escoger entre seleccionar una ruta que requiere codos o una ruta m s larga que no requiera codos prefabricados es preferible optar por la segunda Al establecer dos puntos de control en la orilla es posible usar triangulaci n hacia las boyas para registrar la ruta con suficiente exactitud para futura referencia La distancia desde la orilla entre los puntos de triangulaci n no debe ser menor de 1 4 de la longitud del emisario submarino 3 PRESERVACI N DE LAS BOYAS MARCADORAS Usualmente las evaluaciones preliminares se llevan a cabo antes de la fase de dise o y hay un lapso considerable antes que se inicie la construcci n Por lo tanto es aconsejable quitar las boyas hasta que se inicie la etapa de construcci n Cuando este es el caso se pueden utilizar marcadores de fondo visibles y reubicables tales como bloques de concreto de colores numerados para facilitar el restablecimiento de la ruta con boyas marcadoras Muchos emisarios submarinos de HDPE de peque o di metro de menos de 1 000 m toman pocos d as para su instalaci n Durante este per odo de construcci n es necesario evitar la manipulaci n de las boyas marcadoras con cualquier medida que sea necesaria o recomendada por las autoridades locales tales como avisos preventivos colocados en
17. ante para que corran por esta pista llevando los lastres y la tuber a hasta el agua En este caso el tr pode usualmente monta el extremo superior de la pista Este m todo puede usarse en situaciones con fluctuaciones considerables de mareas y o con lastres pesados Para acelerar el proceso de instalaci n es com n unir varias secciones de tuber a dos o tres d as antes de la instalaci n del emisario submarino a fin de reducir el n mero de uniones en la etapa final de instalaci n 10 FLOTACI N INMERSI N Y COLOCACI N DEL EMISARIO SUBMARINO El emisario submarino de HDPE est dise ado para flotar con los lastres de concreto acoplados y la tuber a llena de aire y no flotar cuando se llena con agua El aire se retiene en la tuber a por medio de un tap n plato sellado con seguridad al final de la tuber a Se acomoda el plato o tap n con una v lvula de aire de entrada salida y luego se une al terminal de la tuber a Soltando gradualmente el aire de esta v lvula y permitiendo que el agua entre al emisario submarino por el extremo colocado en la orilla el emisario submarino puede hundirse hasta el fondo comenzando en el extremo en la costa La tasa de descenso puede controlarse por medio de la v lvula de escape de aire en el terminal Es importante que la tuber a sea hundida desde la orilla continuando hacia el terminal para prevenir el entrampamiento de aire en una punta alta Se necesitan algunos botes peque os para remolcar la tu
18. as residuales probablemente ocurran simult neamente El emisario submarino y sus accesorios tales como ecualizadores de flujo o bombas deben dise arse en concordancia a fin de evitar una sobrecarga indeseable del desag e que tiene conexiones de servicio Tambi n debe recordarse que el agua marina tiene una densidad de aproximadamente 2 5 m s que la de las aguas residuales Esta carga hidr ulica est tica debe ser superada por la carga de gravedad disponible o por las instalaciones de bombeo Esta carga hidr ulica puede ser significativa especialmente en emisarios submarinos profundos Por ejemplo un emisario submarino de 60 metros de profundidad tiene una carga hidr ulica est tica de diferencia de densidad de uno y medio metros 6 SELECCI N DE LAS RESINAS DE POLIETILENO Existen distintas clases de resinas de polietileno que se utilizan en la fabricaci n de tuber as Algunas no son apropiadas para emisarios submarinos porque se requiere resina de alta calidad con propiedades espec ficas a fin de asegurar que la tuber a resista los esfuerzos durante la construcci n las presiones internas y externas as como los esfuerzos hidrodin micos del oc ano Se debe seleccionar una tuber a de resina de alta densidad con un peso molecular alto o extra alto Es imprescindible evitar la tuber a fabricada con polietileno de media densidad porque se ha demostrado sus fallas La Sociedad Americana de Pruebas de Materiales The American Socie
19. ber a fuera de la orilla mientras se ensamblan y se acoplan los lastres a fin de ubicarla adecuadamente para luego sumergirla Por regla general se requiere una lancha por cada 100 metros de tuber a el n mero de lanchas depende de las condiciones del mar DETALLE DE RIEL PARA EL LOS RODILLOS_4 APAREJO DE APAREJO DE POLEAS CABALLETE TEMPORAL DE TUBERIA DE ACERO O DE MADERA 24 PLATAFORMA TEMPORAL DE MADERA PARA TRABAJAR RESERVA DE BLOQUES DE ANCLA DE CONCRETO Lo a ue lt e lt J A o o lt lt e lt a 2 lt m a lt A E 2 lt A lt a 2 m a lt i a o m m A E A o lt z e 2 n 9 x lt m lt o i e gt 6 o 25 Dn 4 lt a lt lt x lt lt a m Z lt a lt x s lt lt ES amp x a E y z a lt o wm e ul a lt 7 lt z z x m m 2 lt lt x U z o o x n lt d 26 Se ubican varias lanchas a intervalos a lo largo de la tuber a a favor de la corriente para jalar la tuber a a su ubicaci n Durante el hundimiento la lancha al final de la tuber a opera la v lvula de escape de aire El bote del terminal de l
20. bmarino de 30 1 EMISARIOS SUBMARINOS DE POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD PARA AGUAS RESIDUALES Hasta hace algunos a os solo las ciudades costeras medianas o grandes ten an emisarios submarinos profundos debido principalmente a las dificultades de su construcci n alto costo del equipo especializado que requieren y a la falta de profesionales locales debidamente capacitados Actualmente con la disponibilidad de materiales pl sticos y m todos modernos de construcci n es posible que las peque as comunidades puedan disponer de recursos para emisarios submarinos relativamente largos y emplear mano de obra local en su mayor parte Los materiales de tuber a m s comunes son el polietileno de alta densidad con peso molecular alto y el polietileno de alta densidad con peso molecular extra alto Del peso molecular dependen las caracter sticas de rudeza durabilidad resistencia al impacto a la abrasi n y al agrietamiento por esfuerzo ambiental El peso molecular extra alto facilita el procedimiento de fusi n de extremos de la tuber a Cuando se usa el t rmino HDPE acr nimo en ingl s polietileno de alta densidad en este documento se refiere a ambos materiales La tuber a de estos materiales tiene las siguientes ventajas a Es ligera y f cil de manejar generalmente la labor manual es suficiente para manipular tramos de 30 cm de di metro b Puede ser ensamblada f cilmente en la playa por fus
21. celdas seg n la ASTM D3350 84 Propiedad M todo de prueba Densidad g cm D1505 0 910 0 925 0 926 0 940 0 941 0 955 gt 0 955 ndice de fusi n D1238 1 0 0 4 0 4 0 15 0 15 Condici n E gms 10 min M dulo de flexi n D790 138 139 275 276 551 552 757 758 1103 Mpa psi 19 999 20 000 40 000 80 000 110 000 39 999 79 999 109 999 160 000 Esfuerzo a la tracci n D638 15 15 18 18 21 21 24 24 28 228 Mpa psi 2 200 2 200 2 599 2 600 2 999 8 500 3 499 8 00 3 999 74 000 gt 1 0 Resistencia al D1693 agrietamiento por esfuerzo ambiental A B C Condici n 48 24 192 Duraci n hr 50 50 20 Falla max 96 Base de diseno D2837 5 52 hidrost tico Mpa psi 800 23 Estabilizador UV y A B C D color Natural Colorado Negro con 2 Natural con Colorado con min Negro de estabilizador estabilizador carb n UV UV INL alto tiene una clasificaci n de celda 345434C Una resina con peso molecular alto tiene la clasificaci n de celda 325434C Es importante destacar las diferentes caracter sticas de las tuber as fabricadas con resinas de peso molecular alto y extra alto Las de peso molecular extra alto son superiores en cuanto a su resistencia a la rudeza al impacto a la abrasi n al agrietamiento por esfuerzo ambiental y durabilidad El peso molecular extra alto facilita tambi n los procedimientos de fusi n de extremos de la tuber a 7 SELECCI N
22. e HDPE y determine el espaciamiento y peso de los lastres de concreto para el emisario submarino de una comunidad con 20 000 habitantes que generan un flujo de aguas residuales de 4 000 m d a y que tiene una poblaci n proyectada de 42 000 personas y un flujo de aguas residuales de 10 000 m d a al final del per odo de dise o de 25 a os El flujo pico es 150 del flujo promedio La zona de rompiente del oleaje en el lugar seleccionado para el emisario submarino termina a una profundidad de 7 metros a 200 metros de la orilla y el rea seleccionada de descarga del emisario submarino est ubicada a 700 metros adicionales mar afuera a una profundidad promedio de 27 metros Las condiciones del lecho son arena y grava con algunos afloramientos de rocas El lecho de la zona de rompiente del oleaje es de arena y grava La ubicaci n del emisario submarino est frente al mar abierto La carga hidr ulica de gravedad disponible es 5 4 metros sobre el nivel de marea alta alta 7 4 metros sobre el nivel promedio del mar y 7 9 metros sobre el nivel de marea baja alta Soluci n 12 1 Paso Selecci n del di metro de la tuber a La estrategia para dise ar un emisario submarino apropiado es obtener las velocidades de limpieza por lo menos una vez al d a bajo condiciones actuales y a n as no obtener cargas hidr ulicas excesivamente altas antes del t rmino de la vida dise ada del emisario submarino en este caso 25 afios No siempre es posible co
23. enir el movimiento dentro de la zona rompiente del oleaje durante las peores condiciones de tormenta Se usan dos soluciones totalmente diferentes El t rmino factor de hundimiento se usa en las tuber as de emisarios submarinos de HDPE para describir la raz n de la fuerza total hacia abajo con relaci n a la fuerza total hacia arriba del sistema de tuber as incluidos la tuber a el contenido de la misma y las pesas de los lastres de hormig n anclas o collarines El factor de hundimiento no es m s que la gravedad espec fica del sistema y se usa como un indicador de la estabilidad de la tuber a y su resistencia a las diversas fuerzas hidrodin micas ejercidas por el mar Las gu as se alan que los valores apropiados del factor de hundimiento var an entre 1 1 y 1 5 El autor ha descubierto que se debe tener precauci n a aplicar la gu a a los factores de hundimiento en la zona rompiente del oleaje marino especialmente cuando se trata de una instalaci n en el mar abierto Sin embargo la experiencia ha demostrado que es adecuado para reas m s all de la zona rompiente del oleaje con corrientes menores alrededor de 4 nudos 0 72 m s TRAMO M XIMO ENTRE LAS PESAS DE CONCRETO metros 14 10 20 30 40 50 60 80 DIAMETRO EXTERNO DE LA TUBER A DE HDPE Cent metros Figura 3 TRAMO M XIMO ENTRE LOS LASTRES DE CONCRETO PARA LAS TUBERIAS SUBMA
24. i n de los extremos es posible extrudir en forma continua en la orilla pero es muy lento para la mayor parte de las situaciones c Las juntas fusionadas correctamente son m s fuertes que la tuber a misma lo que evita futuras fugas en la uni n debido a sedimentaci n o movimiento d Es suficientemente flexible como para ser colocada f cilmente en una ruta escabrosa evit ndose la remoci n de rocas sumergidas arrecifes etc e El m todo de fusi n de extremos es suficientemente r pido como para permitir la instalaci n de un emisario submarino en un d a f El polietileno es esencialmente inmune a los efectos corrosivos del agua marina y a los ataques de los organismos marinos g La tuber a de HDPE es suficientemente ligera y fuerte como para ser jalada y colocada en su sitio usando peque os botes para remolque y alineaci n h Si es necesario la tuber a puede ser reflotada inyect ndole aire comprimido La tuber a de HDPE es apropiada para fondos de arena lodo grava y peque as rocas pero requiere de pesas externas usualmente hormig n armado para mantenerla en su lugar e impedir que flote o se mueva por las fuerzas hidrodin micas Tambi n puede colocarse sobre rocas siempre que no est sobre una punta o un escollo cortante 1 Se usan tuber as de polipropileno polibutileno y PVC pero stas no se discuten en el presente documento Sus principales desventajas son a EI HDPE es un material relativamen
25. iente paso es determinar el di metro de la tuber a que proporcionar una velocidad de limpieza de 1 m s para el flujo pico actual 70 1 5 Con el nomograma de Hazen Williams de la figura 1 se obtiene un di metro de 30 cm Al revisar la p rdida de carga hidr ulica para este di metro y flujo con el nomograma y un factor de C de 155 para tuber a de HDPE se obtiene una p rdida de carga hidr ulica de 2 4 metros por 1 000 metros de longitud Para una longitud de 900 metros esto da un total de 2 16 m de p rdida de carga hidr ulica lo que est dentro de la carga hidr ulica total disponible Luego se revisa la p rdida de carga hidr ulica que podr a ocurrir en una tuber a de HDPE de 30 cm para el flujo pico de dise o Una vez m s con el nomograma y un flujo de 175 litros segundo se obtiene una p rdida de carga hidr ulica de fricci n de 13 5 metros 1 000 metros y una velocidad de 2 7 metros s La p rdida de fricci n para 900 metros ser a 12 15 metros Debido a que s lo 6 7 metros de la carga hidr ulica de gravedad est n disponibles ser a necesario aumentar otros 5 5 m 33 adicionales de carga hidr ulica bombeando para obtener estos flujos Esta podr a ser una propuesta muy cara para una ciudad con 20 000 habitantes Seguidamente se ve la posibilidad de usar el siguiente di metro mayor de la tuber a de HDPE que es 36 cm Para el flujo de dise o esto dar una velocidad de 1 86 m s y una p rdida por fricci n de alrededo
26. ilustra el lastre tipo C el que es usualmente el m s f cil de instalar y tiene problemas m nimos de corrosi n Se instala en la tuber a de HDPE prens ndolo con dos grandes garfios a cada lado de la tuber a Luego la tuber a temporalmente deformada se inserta a trav s del cuello delgado 0 6 d de la abertura y se sueltan los garfios para que la tuber a recobre su forma redonda Podr a ser necesario rotar los garfios 90 para que la tuber a de HDPE retome su forma completamente Esto s lo es posible con tuber as de HDPE con peso molecular alto o extra alto Los lastres de concreto pueden venir ensamblados de f brica o pueden hacerlo los trabajadores que van a instalar y ensamblar el emisario submarino de HDPE Debido a que muchos instaladores prefieren moldear los lastres por s mismos a continuaci n se indican algunas sugerencias y precauciones Al moldear las dos mitades del dise o tipo A el molde mostrado en la figura 6 usualmente se construye de forma que ambas mitades del lastre puedan moldearse al mismo tiempo con una peque a pieza de la tuber a del emisario submarino de HDPE para lograr un tama o exacto Las dos mitades est n separadas por triplay de 1 cm 3 8 Esto proporciona un juego suficiente para asegurar un ensamble ajustado cuando las dos mitades se empernan con el collar n del lastre al acoplarse a la tuber a Los orificios para los pernos se forman usando tuber a de PVC de paredes delgadas que tienen un di me
27. l inicio como en el fin En la segunda buceada exploratoria el buzo tratar de determinar una ruta libre a ambos lados de cada obst culo Si tiene xito entonces marcar toda la ruta con boyas de diferente color desde el rea donde est el obst culo para facilitar la determinaci n tanto de la ruta preferida como de las reas problem ticas desde la superficie del agua y de la orilla Alrededor de los obst culos la distancia entre las boyas puede ser de cinco metros pero en rutas sin obst culos usualmente la distancia es de 50 metros Es importante que las boyas sean lo suficientemente grandes y de colores brillantes para que puedan ser f cilmente visibles que est n atadas con una cuerda suficientemente fuerte y con un anclaje seguro para prevenir que sean arrastradas por las corrientes olas y viento Tambi n ser a ventajoso numerarlas Si la ruta alrededor de los obst culos no tiene curvas con radios menores a 40 veces el di metro de la tuber a el emisario submarino de HDPE puede ser doblado f cilmente a la forma requerida Si existen curvas extremadamente agudas podr a ser necesario instalar codos prefabricados Esto requerir una medici n exacta de ngulos y de la distancia entre los ngulos Aunque la fabricaci n de un emisario submarino de HDPE con una ubicaci n precisa de los codos as como su localizaci n exacta puede parecer f cil en el papel una vez en el oc ano con movimientos m s turbulentos que los esper
28. las reas de cosecha de mariscos y de playas de uso recreativo y la direcci n y velocidad predominante de la corriente marina Estos factores tambi n influyen en la longitud del difusor y esto es significativo pues el costo unitario del difusor es generalmente mayor que el costo unitario de la tuber a submarina En menor grado tambi n influye la ubicaci n donde el emisario entra al oc ano y la dificultad que presente esta entrada d Un error de juicio que puede aumentar enormemente el costo es optar por instalar un emisario durante estaciones de mal tiempo y de fuerte oleaje por tanto estas condiciones deben evitarse COSTO POR METRO EUAS 30 CONDICIONES FAVORABLE NORMAL DIFICIL 1 000 100 20 30 40 50 60 70 80 90 100 DI METRO NOMINAL cm Reiff y Labbe Figura 12 COSTO UNITARIO DE CONSTRUCCI N DE UN EMISARIO SUBMARINO DE HDPE 31 Generalmente se asume que el dise o elegante y las t cnicas eficaces de construcci n ahorran costos Sin embargo debe recordarse que la informaci n exacta y completa es la base para reducir costos a trav s de la optimizaci n del dise o y el empleo de m todos eficaces de construcci n Una de las finalidades principales de este documento es se alar la informaci n y los datos que son necesarios y promover su recolecci n antes de tomar una decisi n importante o de encontrarse con problemas graves 12 PROBLEMA EJEMPLO Escoja el di metro de la tuber a d
29. liams pueden usarse para determinar las p rdidas de presi n y velocidades para diversas tasas de flujo en diferentes di metros internos de tuber a S 31N3IONIA o o pes 8 S o o Eds puso M aaa LEGUNT AD ooo o oooooo o wo w m as 0 ow n ay 0 ont 999 588898 2 50959 622858 3 5885 SONI3W 0001 MOd SOH13N NI VOSWI 30 VOIOUZA o oo SWVI1dIM N3ZVH 30 O 31N3 914309 o 51898 yu 0218pId oJueqni ood 061 2 C 2 5 1 A oaNno3s SOHL3NWN QVQI2013 o o o olg Y a ooo o o wv o o o 2323828 3 EPA A o penam T m A _ m al _ o w O 5 SOYLIA OMA 20000 Onon o o m 200855 8 Oron o A m N Oton oo m i qe Figura 1 H NOMOGRAMA PARA SOLUCION unidades m tricas Tomado de F E McJunkin 1969 s VINNYEQIH 31N3ION3d e _ o 3 ooo o o 00 oot w D Doro a _ 29 S 58008 a 2 59955565 2388 o SON13W 0001 MOd SOYLIMN VININVYOQIH 30 VGION 3d ooo SAVITIUIM N3ZVH 30 2 lo o o Q lt 09146914 oi26qn 0204 091 2 ONYOL3Y 30 V3NI1 Q S0H13W IN vJu38ni v3 1
30. n de reducir el n mero de moldes durante el per odo de moldeado Se debe usar un cemento que resista las condiciones del mar Es recomendable moldear lastres extras de reemplazo en caso de rupturas 9 LUGAR DE TRABAJO PARA LA FUSI N DE EXTREMOS Y EL ACOPLAMIENTO DE LOS LASTRES DE ANCLAJE La t cnica de fusi n de extremos por calor es el m todo recomendado para unir tuber as de polietileno de alto densidad y de peso molecular alto y extra alto Este es un proceso eficiente y econ mico que cuenta con equipo desarrollado y perfeccionado El proceso consiste en frezar los dos extremos de la tuber a a fin de garantizar el acoplamiento calentar a una temperatura prescrita y por un tiempo espec fico las superficies que van a ser unidas simult neamente terminar el calentamiento unir las superficies fundidas manteniendo los extremos juntos por aplicaci n de presi n hasta que solidifiquen seg n el tiempo especificado para el di metro y espesor de la pared Cada lugar presenta condiciones diferentes pero es una buena inversi n dedicar tiempo a la planificaci n cuidadosa de las operaciones de fusi n de los extremos y acoplamiento de los lastres a la tuber a El concepto primario es de l nea de ensamblaje para poner el ensamble completo en el agua tan pronto y f cilmente como sea posible Los objetivos deben ser Mover y manipular los materiales lo menos posible especialmente los lastres Colocar con exactitud los lastres de hormig n e
31. n los lugares apropiados de la tuber a c Poner los lastres ya acoplados de la tuber a en el agua tan pronto como sea posible despu s de su acoplado y con el menor manipuleo posible d Mantener las medidas de seguridad para evitar cualquier posible riesgo ovp 23 Es importante que la metodolog a escogida para la instalaci n de los lastres facilite la tarea al m ximo Para tuber as de di metro menor de 300 mm el acoplado del lastre es el proceso limitante y requiere m s tiempo que el proceso de fusi n de los extremos Para tuber as de di metro mayor de 300 mm el proceso de fusi n es el factor limitante El m todo m s com n para tuber as de di metro menor de 300 mm es el de instalar una plataforma temporal de trabajo en el filo del agua v ase la figura 8 de forma que los lastres de concreto se acoplen inmediatamente antes que la tuber a sea puesta en el agua Frecuentemente se instala un tr pode con aparejo de poleas en esta plataforma para el manejo y ensamble de los lastres Se usa un sistema de rodillos para guiar la tuber a desde el rea de fusi n de los extremos hasta la plataforma y para facilitar el movimiento hacia adelante de la tuber a Este m todo se usa generalmente en lugares donde la variaci n de la marea no es muy marcada Otro m todo exitoso es construir una pista temporal v ase la figura 9 desde encima de la l nea m s alta de agua hasta debajo de la marea baja y hacer una plataforma simple rod
32. nseguir ambos objetivos y cuando esto ocurre se debe analizar el tipo de curvas de crecimiento de la poblaci n proyectada para determinar si es mejor decidir por los flujos de aguas residuales actuales intermedios o la vida til de dise o Para este problema se debe tratar de obtener velocidades de limpieza de un metro segundo a nivel promedio del mar bajo las condiciones actuales de flujo pico y tratar de excluir o minimizar la necesidad del bombeo por lo menos para los ltimos cinco afios de la vida del disefio El primer paso es calcular los flujos pico en litros por segundo para poder utilizar el nomograma de la figura 1 32 Flujo pico actual litros seg 3 Pp m aia Qu 4 000 m d a x1 5 x 0 0116 69 5 redondeado a 70 litros segundo Flujo pico de dise o litros seg 3 df 10 000 m d a x 1 5 x 0 0116 n a 174 redondeado 175 litros segundos El siguiente paso es determinar la carga hidr ulica est tica disponible Esta es una carga hidr ulica est tica de 7 4 metros menos la carga de densidad del agua de mar La carga de densidad del agua marina has es igual a la profundidad de inmersi n multiplicada por 0 025 Para un nivel promedio del mar hss 27 m x 0 025 0 68 0 7 La carga hidr ulica impulsora disponible hj al nivel promedio del agua marina es la carga hidr ulica de gravedad disponible 7 4 m dada menos la carga hidr ulica de densidad ha 74 07 67m El sigu
33. os costos reales de los emisarios submarinos y tuber as de HDPE instalados en los Estados Unidos y Am rica Latina y ajustados a los costos de 1997 Se se ala que el rango de costos var a considerablemente entre los l mites definidos por condiciones dif ciles o favorables Lo anterior ocurre por las siguientes razones a El costo unitario de construcci n de un emisario del submarino de HDPE sin incluir el costo del pretratamiento ni bombeo est influenciado por varios factores siendo los principales el costo del material el del ensamblaje e instalaci n y el del terreno El costo del material depende del grado de material de la tuber a el espesor de su pared la ubicaci n del fabricante el peso y el espaciamiento entre los lastres de hormig n requerido para mantener la tuber a en su sitio el costo del cemento Portland la arena y la grava la ubicaci n de la planta de concreto y de los proveedores de equipo de fusi n y manipuleo de tuber as as como de los costos de transporte b El costo unitario de la construcci n real depende de la topograf a la accesibilidad al sitio las condiciones del fondo del mar el clima las condiciones hidrodin micas del oc ano as como la experiencia del instalador y las t cnicas de construcci n utilizadas c El costo total de un emisario submarino de HDPE de peque o di metro depende mayormente de su longitud la que a su vez depende de la gradiente del lecho mar timo la proximidad de
34. r de 5 3 metros por 1 000 metros o 4 8 metros para la longitud del emisario Sin embargo esto podr a resultar en una velocidad de solo 0 7 metros s bajo las condiciones actuales de flujo pico y por lo tanto es muy posible que se tenga que insertar un destapador de limpieza a trav s del emisario submarino en forma regular hasta que los flujos pico aumenten suficientemente para crear velocidades de limpieza Tomando como base la curva de poblaci n proyectada el ingeniero tendr a que determinar si el costo de bombeo para cualquier lapso que fuera necesario ser a m s o menos alto que el costo adicional incurrido al cambiar una tuber a de 30 cm de di metro por otra de 36 cm de di metro Para este problema particular se puede decir que las condiciones han favorecido la tuber a de 30 cm de di metro 12 2 Paso II Distancia entre los lastres de concreto en la zona de rompiente del oleaje Para este problema se usar una SDR de 21 para la zona de rompiente del oleaje y una SDR de 32 5 en aguas m s profundas Con el cuadro 3 puede seleccionarse una tuber a de di metro nominal de 12 pulgadas con di metro interior de 291 mm y exterior de 324 mm El peso de esta tuber a por unidad de longitud es 15 07 kg m Se calcula que el volumen externo de la tuber a es 0 0824 m metro de longitud La densidad del concreto es 2 400 kg m y el peso de esta agua marina es 1 025 kg m Refiri ndose a la figura 3 para una SDR 21 se debe usar una distancia meno
35. r de 7 2 metros En esta situaci n debido al inter s de emplear tanta mano de obra como sea posible se usar una distancia de 2 5 metros en la zona rompiente del oleaje Entonces los pesos de los lastres de concreto se calculan con la ecuaci n 3 del texto 0 85 Wm V Wa 1 Win We 0 8 x 2 5m 1 025 kg m x 0 0824m m 15 07 kg m Wa 1 025 1 gt 2 400 Wa 242 kg 34 12 3 Paso Distancia entre los lastres de concreto m s all de la zona de rompiente del oleaje Para esta zona se selecciona una tuber a del mismo di metro pero con una SDR de 32 5 y un factor de hundimiento de K 1 3 La unidad de peso de la tuber a es W 9 82 kg m de longitud En este punto se podr a calcular el peso del lastre de concreto de diferente tama o o se podr a usar el mismo peso del lastre calculado para la zona de rompiente del oleaje pero con m s distancia entre ellos Para la construcci n usualmente es m s pr ctico usar el peso del lastre de concreto de tama o est ndar que se aplica en este problema Entonces reordenando la ecuaci n 2 2 S KVWn W Ws 1 KW W WA Para hallar el espaciamiento S se obtiene gt Wall KW W W W S entonces 1 1 3 x 1 025 2 400 S 242 n o J Lv P 1 3 x 1 025 x 0 0824 9 82 72 1 8 86 metros Debido a que esta distancia de 3 86 metros es menor que la de
36. rientes y rompiente del oleaje En emisarios submarinos de HDPE de peque o di metro el minado no es un problema porque el peque o di metro no crea las altas velocidades localizadas que se forman en las tuber as de gran di metro excepto en corrientes extremadamente r pidas Debido a que las tuber as de di metro m s peque o usan bloques de anclaje m s peque os usualmente quedan tendidas en el fondo donde ocurre poco o ning n arrastre Asimismo en la mayor a de las condiciones t picas del suelo la tuber a de HDPE y los lastres tienden a reposar en la excavaci n de arrastre sin causar ruptura de la tuber a por las caracter sticas flexibles del HDPE El HDPE tambi n tolera mejor el movimiento que cualquier otro material para tuber a submarina 13 Otra causa de falla del emisario submarino de HDPE ha sido el uso de metales no resistentes a la corrosi n para asegurar los lastres a la tuber a Una falla posterior de los fiadores hace que los lastres o collarines se suelten y debido a que la tuber a y sus contenidos son menos pesados que el agua marina la tuber a flota hacia la superficie El dise o correcto y la instalaci n adecuada son esenciales para asegurar una larga vida til al emisario 8 1 Determinaci n de la distancia entre los lastres La mayor presi n y desviaci n en la viga ocurre en la instalaci n debido al peso de los lastres durante el flotamiento y remolque de la tuber a Tambi n puede darse por fuerzas
37. te suave que puede ser da ado por las anclas de los grandes barcos que enganchan y jalan la tuber a Sin embargo su alta resistencia al impacto proteger la tuber a de astillarse y romperse b En reas sujetas a las fuerzas destructivas de tormentas en las zonas de oleaje y de mareas se requiere protecci n adicional para enterrar o encasillar en concreto o piedras sueltas rip rap la tuber a como sucede con la mayor a de los materiales para tuber as de emisarios submarinos Si el emisario contiene trampas de aire puede flotar si hay acumulaci n de gases 2 EVALUACI N DE LA RUTA SUBMARINA Para evaluar la ruta submarina es conveniente obtener la m xima informaci n lo antes posible Las cartas n uticas mapas oceanogr ficos cartas y sondeos de sonar as como muestras del fondo son fuentes de informaci n que permiten establecer someramente la ruta del emisario submarino Se recomienda hacer una evaluaci n para ubicar la ruta de cada emisario submarino ya que peque os factores que no aparecen en los mapas o la pantalla del sonar pueden causar serios problemas a la tuber a En el caso de emisarios submarinos de HDPE esta evaluaci n tiene como prop sito adicional obtener la mayor ventaja de la extrema flexibilidad de la tuber a para reducir los costos de instalaci n Generalmente es menos costoso evitar obst culos tales como grandes rocas arrecifes o reas problem ticas con escollos y ca das abruptas en vez de
38. tro interno 50 mayor que el del perno a ser usado Se mantienen en su sitio con una varilla a trav s del molde La tuber a de PVC se deja en el concreto como una funda para los pernos La figura 7 presenta el molde t pico para lastres de concreto del tipo B 17 CONCRETO 200 kg cm FUERZA DE 28 D AS d 10 cm M NIMO ANCHO Y PROFUNDIDAD TORNILLOS DE ACERO INOXIDABLE O GALVANIZADO DOS VECES A CALOR ARANDELAS Y TUERCAS d di metro exterior Figura 4 LASTRE DE CONCRETO PARA TUBER AS CON DI METROS MENORES A 20 CENT METROS 18 UNA ARANDELA GALVANIZADA Y DOS TUERCAS GALVANIZADAS PARA CADA TORNILLO y ORIFICIO TORNILLO 50 CUATRO TORNILLOS J GALVANIZADOS DOS VECES FUNDIDOS EN SU LUGAR lem MIN LARGO ALTURA BLOQUE DEL ANCLA d di metro exterior Figura 5 DOS BARRAS DE ACERO GALVANIZADO DOS VECES PARA SOSTENER TUBER A DE 0 95 d BLOQUE DE ANCLA DE CONCRETO DOS VARILLAS DE REFUERZO POR BLOQUE DE ANCLA EL DI METRO VAR A CON LAS DIMENSIONES DEL BLOQUE LASTRES DE CONCRETO TIPO B PARA EMISARIOS SUBMARINOS DE HDPE 19 d DI METRO EXTERIOR DE LA TUBER A Figura 5 A LASTRES DE CONCRETO REFORZADO TIPO C PARA EMISARIOS SUBMARINOS DE HDPE 20 0839V 30 SVTHHNVA NOI SOQIN31SOS SOTIUNYOL SOT 30 SV9NVN Sv v vd Svav913Q S3038vd 30 viH38ni V OdLL OLIYINODO 4A SS3 LSV I SOT UVICTON V3IVd ODIdLL 3QIOIN 9
39. ty for Testing Materials ASTM ha elaborado la norma ASTM D3350 84 que describe el material por medio de un sistema de clasificaci n por celda El sistema identifica espec ficamente el compuesto de polietileno mediante l mites de clasificaci n de celda para cada una de las propiedades consideradas El cuadro 4 resume este sistema Una resina con peso molecular extra Cuadro 2 Dimensi n y peso de las tuber as de polietileno de alta densidad dimensiones de la ISO DI METRO EXTERIOR mm PRESI N DE TRABAJO EN KG CM SDR DI M INT DI M INT DI M INT DI M INT PROMEDIO PROMEDIO PROMEDIO PROMEDIO PROMEDIO PROMEDIO PROMEDIO PROMEDIO mm mm mm mm A pe pap e A x ow e CI ea om owe m m s E E gt e ea pm gt m m om Due D _ KUSKI ome E KS am Cuadro 3 Dimensi n y peso de las tuber as de polietileno de alta densidad dimensiones de IPS convertido al sistema m trico PRESI N DE TRABAJO EN KG CM2 psi SDR DI METRO DI METRO NOMINAL EXTERIOR pulg mm 2 68 40 41 3 35 50 32 5 4 36 65 26 5 37 80 21 B 5 4 54 9 82 ME EH m 1 012 85 92 107 73 EJ 1 156 112 31 1 140 140 74 1 120 174 39 1 096 213 74 1 301 142 13 1 282 178 14 1 260 220 74 1 233 270 43 10 Cuadro 4 Clasificaci n de
40. unidades m tricas cnn ncnnnannnn 5 Nomograma para soluci n unidades inglesas essen 6 Tramo m ximo entre los lastres de concreto para las tuber as submarinas de HBDPE etie ii telo ere rini 14 Lastres de concreto para tuber as con di metros menores de 20 centliITielrOs eco et A een eret e ene erred 17 Lastres de concreto tipo B para emisarios submarinos de 18 Lastres de concreto reforzado tipo C para emisarios submarinos de HDPE 19 Molde t pico para moldear los lastres de concreto tipo A 20 Molde t pico para moldear los lastres de concreto tipo 21 Esquema de una plataforma t pica de trabajo para acoplar los lastres de concreto al emisario submarino de 24 Esquema de un m todo t pico de riel y plataforma rodante para acoplar los lastres de concreto a la tuber a submarina de 25 Vista del plano de un proceso t pico de instalaci n de un emisario submarino de HDPE a 27 Perfil de un proceso t pico de instalaci n y sumersi n de un emisario submarino de HDPE sessi 28 Costo unitario de construcci n de un emisario su
41. v uvanaAv 081NO9 30 3108 3108 OlHVSIN3 130 lt vnov 1 S3 vuOdW3 1 SVHOQVOMVW SVAOB vav3s3aa VLNY OlNYSIW3 30 WINATVA 73 MY20105 viva S3108 vIB38N1 30 NDI2V290102 31N3 HM02 A NOISH3WNI 130 30 N019338i0 VGI1vS v7 X91410 VBVA 50208 3 r gt o m z gt zu m P m gt amp P 28 ODIVSIAG NOISAJANS A NOIOV IV LSNI ODIdLL OSIDOYA TANIA Tp vang IAN ANA 13 an DNA NV V NI3 Novan CERE C 130 vays v3 30 507 30 3108 vn9v 30 VOVHIN3 708 1NO9 13 Vuvd S3108 30 3108 30 WINATYA 29 Los buzos deben tener disponibles varias bolsas grandes de aire para suspensi n con correas con capacidad de levantamiento de 400 libras 181 kg de tal forma que si fuera necesario se podr an hacer ajustes en la tuber a sin tener que reflotarla Si se toman las precauciones apropiadas y si los trabajadores tienen cuidado no habr necesidad de este equipo pero debe estar disponible y listo para ser usado s lo en caso que se cometa un error 11 COSTOS La figura 12 presenta el costo unitario de los emisarios submarinos y los difusores de HDPE con relaci n al di metro de la tuber a en cent metros y tiene el prop sito de realizar estimados iniciales de costos Este gr fico est basado en l
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