Este tipo de bombas consiste esencialmente en un impelente, rodete
o rotor, colocado dentro de una caja y dispuesto de tal manera que cuando rota,
le transmite energía al líquido bombeado, aumentando la presión y la velocidad del
mismo. La caja de la bomba tiene una forma tal que transforma la carga a velocidad
(energía en forma de velocidad) a la salida del impelente, en carga a presión a
la salida de la bomba, ya que de esta forma el líquido puede vencer mejor la diferencia
de nivel y la resistencia que ofrecen las tuberías a la circulación.
La acción de bombeo se dice que no es positiva, ya que la carga
está limitada por la velocidad en la periferia del impelente, la cual depende del
diámetro del rotor y de su velocidad de rotación.
Las bombas de desplazamiento no positivo pueden clasificarse
atendiendo al tipo de flujo dentro del impelente y por consiguiente a su forma,
en tres grupos principales:
- Bombas de
flujo radial o centrífugas
- Bombas de
flujo diagonal o mixto
- Bombas de
flujo axial
Generalmente las bombas incluidas en los dos primeros grupos
se conocen en el mercado como bombas centrífugas. En comparación con las bombas
de desplazamiento positivo, puede decirse que las bombas de desplazamientos no positivo
suministran una carga
pequeña y una descarga grande.
Características generales de las bombas no positivo
Las bombas de este
grupo son las
que más se usan en
las distintas aplicaciones y prácticamente han desplazado casi completamente
a las bombas reciprocantes y rotativas por su adaptabilidad a las condiciones de
servicio más diversas. Podemos decir que las bombas centrífugas, de flujo mixto
y axiales se encuentran entre las máquinas que más se usan en la técnica moderna,
paralelamente al motor eléctrico.
Estas bombas transmiten la energía al líquido por la rotación
del impelente. El impelente está provisto de una serie de alabes o paletas que son
las que transmiten la energía y dirigen la circulación del líquido para lograr la
transformación más efectiva de la energía mecánica suministrada por el motor en
energía hidráulica, representada por la carga a presión a la salida y el volumen
del líquido en circulación.
Las bombas de este tipo son bombas de desplazamiento que crean
la succión y la descarga, desplazando agua con un elemento móvil. El espacio que
ocupa el agua se llena y vacía alternativamente forzando y extrayendo el
líquido mediante movimiento mecánico.
El término “positivo”, significa que la presión desarrollada
está limitada solamente por la resistencia estructural de las distintas partes
de la bomba y la descarga no es afectada por la carga a presión sino que está determinada
por la velocidad de la bomba y la medida del volumen desplazado.
Las bombas de desplazamiento positivo funcionan con bajas capacidades
y altas presiones en relación con su tamaño y costo. Este tipo de bomba resulta
el más útil para presiones extremadamente altas, para operación manual, para descargas
relativamente bajas, para operación a baja velocidad, para succiones variables y
para pozos profundos cuando la capacidad de bombeo requerida es muy poca.
CLASES DE BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO
Hay dos clases de bombas de desplazamiento positivo:
a) Las de pistón o reciprocantes,
que desplazan el liquido por la acción de un émbolo o pistón con movimiento
rectilíneo alternativo, o con movimiento de oscilación.
b) Las rotatorias, en
las cuales, el desplazamiento se logra por el movimiento de rotación de los elementos
de la bomba.
1 Bombas reciprocantes
Características de funcionamiento
En las bombas reciprocantes el pistón crea un vacío parcial dentro
del cilindro permitiendo que el agua se eleve ayudada por la presión atmosférica.
Como hace falta un espacio determinado de tiempo para que se llene el cilindro,
la cantidad de agua que entra al espacio de desplazamiento dependerá de la velocidad
de la bomba, el tamaño de las válvulas de entrada y la efectividad del material
sellante de las válvulas y del pistón. Como se muestra en la figura 7.2.
Debido a la resistencia friccional que se desarrolla en sus partes
en movimiento, las bombas reciprocantes tienen una eficiencia relativamente baja;
las pérdidas en las correas, los engranes y las chumaceras se añaden a la resistencia
de las partes móviles para dar un rendimiento bajo en proporción a la potencia
suministrada por la unidad motriz.
Las válvulas de las bombas de pistón son de dos tipos las de
succión, que permiten la entrada al espacio de desplazamiento, y las de descarga,
que dejan que el agua pase hacia el tubo de descarga, Estas válvulas operan por
la fuerza que ejerce sobre ellas el peso del agua, o por la acción ejercida por
elemento de desplazamiento
Las foto 7.1 y figura 7.3 nos muestran modelos típicos de bombas
reciprocantes.
FOTO 7.1 BOMBA RECIPROCANTE O DE PISTON HORIZONTAL
FIG. 7.2 ESQUEMA DE BOMBA RECIPROCANTE DE EFECTO SIMPLE
FIG. 7.3 BOMBA RECIPROCANTE HORIZONTAL DE TRANSMISIÓN DE DOBLE EFECTO
Ventajas y desventajas de las bombas reciprocantes
Las ventajas de las bombas reciprocantes de pozo llano son:
- Alta presión
disponible
- Autocebantes
(dentro de ciertos límites)
- Flujo constante
para cargas a presión variable
- Adaptabilidad a ser
movidas manualmente o por motor
Las desventajas son:
- Baja descarga
- Baja eficiencia comparada
con las bombas centrifugas
- Muchas partes móviles
- Requieren mantenimiento
a intervalos frecuentes
- Succión limitada
- Costo relativamente
alto para la cantidad de agua suministrada
- Requieren un torque
considerable para llevarlas a su velocidad
- Flujo pulsante en
la descarga
2 Bombas rotatorias
Caracteres generales de su funcionamiento
Las bombas rotatorias son unidades de desplazamiento positivo,
que consisten en una caja fija que contiene engranes, aspas u otros dispositivos
que rotan, y que actúan sobre el líquido atrapándolo en pequeños volúmenes entre
las paredes de la caja y el dispositivo que rota, desplazando de este modo el líquido
de manera similar a como lo hace el pistón de una bomba reciprocante. Como se muestra
en la figura 7.4.
Pero las bombas rotatorias en vez de suministrar un flujo pulsante
como sucede con las bombas reciprocantes, descargan un flujo uniforme, por el movimiento
de rotación de los engranes que es bastante rápido.
Las bombas rotatorias se usan generalmente para aplicaciones
especiales, con líquidos viscosos, pero realmente pueden bombear cualquier clase
de líquidos, siempre que no contengan sólidos en suspensión. No obstante, debido
a su construcción, su uso más común, es como bombas de circulación o
transferencia de líquidos.
Características principales:
- Son de
acción positiva
- Desplazamiento
rotativo
- Flujo uniforme
- Construcción
compacta
- Carga alta
- Descarga
relativamente baja
- Velocidades
de operación de moderadas a altas
- Pocas partes
móviles
- Requieren
toda la potencia para llevarlas a su velocidad de operación
- Flujo
constante dentro de ciertos límites para carga variable
- Aspiración
limitada
Como las piezas que originan el desplazamiento son de metal y
rotan, el contacto metálico entre las partes móviles
origina desgastes que posibilitan
los resbalamientos a altas
presiones, es por eso que la efectividad de las bombas rotatorias disminuye con
el uso.
Distintos tipos de bombas rotatorias
Las bombas más comunes y más efectivas de este tipo son las de
engranes externos (figura 7.4). Según los dientes se separan en el lado de succión de la
bomba, el espacio entre dos dientes consecutivos se llena de líquido y de esta forma
es arrastrado hasta quedar atrapado entre estos y la pared de la caja de la bomba;
el movimiento de rotación del engrane lleva entonces el líquido
atrapado hasta el
lado de descarga,
en donde al
quedar libre es
impulsado hacia afuera por la llegada constante de nuevas cantidades de liquido.
Las bombas rotatorias son generalmente fabricadas para capacidades que no exceden
de 500 gpm (31.54 l/s) y cargas que no sobrepasan 500 pies (152.4 m).
Existen bombas rotatorias de engranes internos, de levas, lobulares
de tornillo, de paletas, etc. En las figuras 7.4 a 7.7 se muestran
distintos tipos de bombas rotatorias.
FIG. 7.4 BOMBA ROTATORIA DE ENGRANES EXTERNOS
FIG. 7.5 BOMBA ROTATORIA DE DOS TORNILLOS
FIG. 7.6 BOMBA ROTATORIA DE PALETAS DESLIZANTES
FIG. 7.7 BOMBA ROTATORIA DE LEVA Y PISTON
3 Usos más corrientes de las bombas de desplazamiento
positivo
Las bombas se dividen en dos grupos, que son los siguientes:
a) Bombas de desplazamiento positivo (directas).
b) Bombas de desplazamiento no positivo (indirectas) o rotodinámicas.
Al primer grupo pertenecen las bombas de pistón de acción reciprocante o bombas reciprocantes y las bombas rotatorias. Las características principales de este grupo son:
a) Que a una velocidad determinada la descarga (caudal) es en general fija e independiente de la carga de bombeo.
b) Que la carga posible de bombeo puede aumentarse, dentro de los límites de resistencia de los materiales de que está construida la bomba, con solo aumentar la potencia del motor que la mueve y sin variar la velocidad de operación.
Al segundo grupo pertenecen las bombas centrifugas o de rotor en hélice (flujo axial) y sus características principales son:
a) Que a una velocidad determinada la descarga está en función inversa de la carga posible de bombeo, y es variable es decir que a mayor descarga, menor carga de bombeo y viceversa
b) Que la carga de bombeo no puede aumentarse con sólo aumentar la potencia del motor, sino que hay que aumentar la velocidad o el diámetro del rotor para lograrlo.
En ambos tipos o grupos de bombas la descarga de la bomba aumenta cuando aumenta la velocidad de trabajo de la misma.
Las bombas son equipos mecánicos que sirven para elevar los líquidos
y conducirlos de un lugar a otro, o lo que es lo mismo, comunicarles cierta cantidad
de energía (carga) que les permita vencer la resistencia de las tuberías a la circulación,
así como, la carga que representa la diferencia de nivel entre el lugar de donde
se toma el líquido y el lugar a donde se pretende llevar.
Los líquidos circulan del lugar
de mayor energía
al lugar de
menor energía; el suministrarle energía la bomba al líquido tiene
el objeto de producir el gradiente necesario para establecer la circulación y
vencer las resistencias.
2 CARGA DE BOMBEO
Carga de bombeo o carga dinámica total es la carga total contra
la cual debe operar una bomba, o sea, la energía por unidad de peso de liquido que
debe suministrarle la bomba al mismo para que pueda realizar el trabajo que se
pretende.
Como sabemos, el movimiento del liquido a través de la tubería
da origen a fricción, que resulta en una perdida de energía, por consiguiente dicha
fricción tiene que ser vencida por la bomba,
además de la carga estática
representada por la diferencia de nivel.
Por consiguiente, la carga dinámica
total se obtiene sumando los cuatro factores siguientes:
a) La diferencia de
nivel, que se conoce como carga estática o carga a elevación b) Las pérdidas de carga debidas a la fricción en
las tuberías y accesorios
c) La carga a
velocidad d) La carga a presión
La carga estática (h), esta representada por la diferencia de
nivel entre la superficie del líquido donde tiene
que tomarlo la bomba
y la superficie del liquido en el lugar de descarga véase la figura 7.1.
FIG. 7.1 CARGA ESTATICA
Perdidas por fricción (hf), las pérdidas de carga representan
las pérdidas de energía como consecuencia de la resistencia que presentan las tuberías
y accesorios a la circulación del líquido.
La carga de velocidad, está representada por el término v^2 / 2g, generalmente, en la mayoría de los casos no se la toma en cuenta, porque su valor es muy
pequeño: a no ser en casos especiales en que la velocidad es muy alta (y por consiguiente
la fricción es alta también), o la carga total es muy pequeña y el volumen de
agua bombeado es muy grande.
La carga a presión
está representada por la presión existente en la superficie del líquido y se expresa por la longitud de la columna de liquido, equivalente a la presión existente.
Si la presión dentro del tanque se eleva hasta un punto fijo máximo, dicha presión será la que se usará para encontrar la carga a presión máxima contra la cual deberá operar la bomba. Esta carga a presión en pies o metros, deberá añadirse a la carga estática, la carga debida a la fricción y la carga a velocidad, para determinar la carga dinámica total o carga total contra la que trabajará la bomba.
3 POTENCIA DE LOS SISTEMAS DE BOMBEO
El conjunto elevador (moto-bomba) deberá vencer la diferencia
de nivel entre los dos puntos, más las pérdidas de carga en todo el trayecto (pérdidas
por fricción a lo largo de la tubería y pérdidas locales debidas a las piezas y
accesorios).
Los pasos más importantes en el diseño de un puente son la
organización y disposición de los datos y la selección del tipo de puente. Es
aquí en donde la mayor parte de las economías se hace o se pierden.
2. Relación entre
luces de tramos.
Cuando la luz del puente es tal que pueda hacerse de una
unidad completa, el número de tramos y sus longitudes relativas están
influenciadas por la topografía del
lugar, que puede fijar la posición da pilares y estribos o por la libertad
suficiente para elegir las posiciones
de mayor economía y mejor servicio.
En aquellos lugares
donde se pueden colocar los pilares y estribos donde se deseen, la posición de
tramo extremo será:
a) Para puentes de
losas continuas:
Tramo extremo hasta 12 m……………….1.26
Tramo extremo de 12 a 17 m……………..1.31
b) Para puentes de
vigas continuas:
Tramos extremos mayores de 12 m………1.37 a 1.40
Las relaciones anteriores resultan da las relaciones peso
muerto a sobrecarga que se obtienen con las cargas tipo de la A.A.S.H.T.O, y carga de
trabajo de fs = 1260 kg/cm3 . y fc = 0.40 fc' para el momento positivo y fc =
0.45 fc' para el momento
negativo, asumiendo un
concreto de fc' = 210 kg/cm3.
Por supuesto para cualquier otro tipo de cargas o carga de trabajo habrán
ligeras variaciones de estas relaciones
Las relaciones dadas anteriormente son para tableros
continuos, que no son monolíticos con sus apoyos. Los tramos vinculados con
estas relaciones darán momentos que requieren la misma altura o peralte en la
parte central así como igual cantidad de acero, donde de esta manera un diseño
balanceado costo mínimo.
Cuando el puente es monolítico con sus apoyos se pueden
aumentar algo ésta relación, el aumento que se dé dependerá de la rigidez de
los apoyos.
En puentes largos: en zona de inundación, de ríos (zona de
desborde), cruces o desniveles muy largos, carreteras súper elevadas, etc. el
problema de libertad suficiente para escoger las luces, lo que dará un diseño
balanceado. Es deseable estar en esta
situación para tener un arreglo práctico del acero y una buena
apariencia.
Para puentes vigas, bajo condiciones promedio, la longitud
de los tramos extremos, es una serie de tramos continuos que no sean
monolíticos con sus apoyos es aproximadamente como
sigue para varios
tipos de infraestructuras de
concreto armado:
Sobre caballetes de pilotes 15 m.
Sobre caballetes tipo pórtico 15 a 20 m.
Sobre pilares sólidos de construcción ligera: 18 a 24 m.
Sobre pilares sólidos dé construcción pesada más dé 24 m.
La longitud económica de los tramos intermedios se obtienen
a partir de las relaciones dadas anteriormente.
Tablero monolítico con infraestructura
Existen algunas ventajas en construir el tablero y la infraestructura monolíticas,
pero también algunas desventajas que deben ser tenidas en cuenta.
Entre las ventajas:
1º) Puede ser muy útil un aumento en la relación entre la
luz del tramo intermedio y el exterior, cuando se necesitan unos metros extras
e luz libre, para el paso del curso de agua o carretera inferior.
2º) Reducen los momentos en la parte central y aumentan el
momento en el apoyo, lo que origina una reducción en la carga muerta.
3º) La disminución del peralte hace posible una disminución
de la altura del puente.
4º) El ancho del pilar puede disminuirse, haciendo mayor la
luz libre.
5º) Aumenta la estabilidad de la estructura.
6º) No se hace necesario, el uso de rodillo o cualquier otro
dispositivo de apoyo.
7º) Se mejora la apariencia.
Entre las desventajas tenemos:
1º) Los esfuerzos debidos a temperatura se hacen notable y
deben ser tenidos en cuenta, sobre todo cuando se trata de pilares pequeños y
muy rígidos y las luces son grandes. Igualmente cuando la luz total pasa de 60 m. y la relación de altura
a ancho de pilares es menor que doce, los esfuerzos debidos a cambios de
volúmenes se hacen grandes.
Mientras que las
ventajas parecen derrotar completamente a las desventajas, el
aumento en los esfuerzos debidos al cambio de temperatura y retracción pueden
hacerse muy grandes y la estructura no económica.
3. Tramos
articulados
Cuando la configuración necesita dos o más grupos de tramos
los grupos pueden ser unidos por una articulación cerca del punto de
contra-flexión de uno de los tramos extremos de un grupo o puede haber una articulación cerca de
cada uno de los puntos de contra-flexión o inflexión.
a) Los tramos de dos grupos pueden hacerse casi tan largo
como los tramos intermedios, mejorando la apariencia del puente.
b) Se da la junta de expansión con el tramo y no el pilar.
Si se usa una junta de dilatación en cada punto de
contra-flexión la altura del
cálculo no aumenta, sin embargo
si solamente se coloca
una junta de dilatación,
por la asimetría ocasionada hay
un recargo en
la labor de
cálculo que está
más compensada con el ahorro
en el procedimiento de construcción.
4. Selección del tipo de la estructura.
Antes de hacer un análisis de costo es necesario escoger la
infraestructura, los tipos usuales de estas son:
a) Caballetes de pilotes: los pilotes de concreto pueden ser
usados en cualquier lugar donde puedan hincarse, excepto donde la relación del
pilote es muy grande para las dimensiones y espaciamiento de los pilotes o en
aquellos lugares donde son necesarios pilares muy juntos. Para estribos
abiertos los pilotes de concreto armado rinden satisfactoriamente.
b) Caballete tipo pórtico: se pueden usar donde no se puedan
hincar pilotes o done las reacciones son muy grandes para ellos. Generalmente
pueden servir como estribos.
c) Pilares sólidos: son necesarios cuando es indispensable una
gran masa para resistir altas fuerzas de viento, hielo o protección contra el
tráfico bajo el puente.
d) Estribos cerrados: son necesarios cuando no es posible
dada la pequeña longitud construirlo abierto. Son menos económicos que los
abiertos.
5. Cargas.
Se usa para el diseño
las especificaciones por la
A.A.S.H.T.O; se puede
simplificar grandemente el cálculo
de momentos y esfuerzos
cortantes por el método
de líneas de influencia, que se
recomienda y es el que
usara para el cálculo.
6. Distribución de cargas de las ruedas.
Todavía no existe un
método exacto para el cálculo de la
distribución de las cargas de las
ruedas sin embargo para
propósitos prácticos se
pueden obtener resultados satisfactorios distribuyendo las
cargas, de la rueda para losas sólidas, de acuerdo con la siguiente fórmula:
E = 0.135 S + 3.2
En la que E es
el ancho en pies (máximo 6 pies), en el cual se
distribuye la carga de una rueda y S es
la longitud del tramo cargado en pies;
ésta fórmula se basa en un ancho de vía de 10 pies (3 metros).
En el diseño de
puentes vigas considerando la vía de tres metros la porción de carga de llanta que lleva cada viga es Sl/5 en la que S1 es la distancia centro a centro de vigas en pies.
7. Métodos De
Diseño.
El método de análisis se basa en la distribución de momentos
o método de Cross.
Momentos de empotramientos y constantes de la viga
La fórmula de los momentos finales (suma de la .serie
infinita obtenida e
las sucesivas distribuciones y compensaciones Según el método de Cross),
tienen en cuenta los siguientes valores.
M Momento de
empotramiento (negativos para cargas y alargamientos del tramo y positivo para
acortamiento el tramo).
C Factor de
compensación de Canny Over (siempre negativo).
D factor de
distribución siempre (positivo).
Los valores anteriores dependen de la manera en que varía el
momento de inercia entre los apoyos. Las curvas para estos valores, han sido
preparadas para miembros simétricos o asimétricos con el trasdós formados por dos arcos
de parábolas, con vértice en un mismo punto, el centro del tramo:
Figura 6.10
ha y hb son los valores del aumento del peralte a distancias
a y b de la línea central del tramo y se puede obtener a
partir de la ecuación de la parábola:
De las ecuaciones anteriores se puede obtener el peralte del
tramo en cualquier punto añadiendo los valores de ha ó hb que es constante.
Para miembros simétricos
o asimétricos con acortamiento parabólico o recto existen
tablas, para vigas de variación irregular o discontinua, cuando la variación
del aumento de inercia es irregular o discontinuo será necesario recurrir a
otros métodos por ejemplo la columna equivalente para obtener estas constantes.
Las tablas o ábacos de constantes y momentos de
empotramientos han sido preparadas en función de rA y rB y para puentes de losa
sólida. Los parámetros son:
Sin embargo pueden usarse también para vigas T con
acartelamiento parabólico, desde que la variación del momento de inercia puede
ser reducido a una losa equivalente con un error menor de 1%.
Los valores de rA y rB para una losa equivalente pueden ser
obtenidos:
IA y IB momentos de inercia en extremos , de la viga T.
IC momento de inercia en el centro de la viga T.
En estos valores del momento de inercia no
se considera el fierro. En
realidad este aumentará los momentos de
inercia pero como solo se utilizan valores relativos no tiene
influencia apreciable.
8. Factores de
distribución.
Cada factor de
distribución: BAB, DBA, DBC,.. etc.. se obtienen como una relación entre la rigidez en el
extremo del miembro a la
suma de las rigideces de todos los miembros que concurran en el punto, incluyendo el apoyo si el tramo se encuentra rígidamente a él.
k = Coeficiente de
rigidez obtenida de ábacos.
L = Luz del miembro o
de los miembros.
Ic = Momento de inercia en el centro de la luz.
E = Módulo de
elasticidad del concreto, que
puede no ser considerado.
K = Rigidez del miembro o sea el momento necesario para hacer
girar el miembro simplemente
apoyado a través
de un ángulo unidad el otro extremo está empotrado.
Los coeficientes de rigidez obtenidos de los ábacos son para miembros continuos y tienen por
lo tanto aplicación para los
tramos interiores del puente.
Desde que los tramos exteriores son
generalmente no continuos, es
decir no son monolíticos con
el estribo, es necesario corregir la rigidez obtenida de la curva en
tal forma que sea aplicable a
esos elementos; puede demostrarse
que el coeficiente de rigidez en el
extremo continuo de una viga no continua en A es:
En la que kBA = coeficiente de rigidez de la curva.
CAB y CBA = Carry
Over de A y B.
9. Momentos
debidos a cambios de longitud.
Cuando el tramo descansa sobre los pilares y no es
monolítico con ellos, los cambios de longitud ya sea por temperatura o fraguado
no originan momentos en el pilar ni en el tramo.
En el caso que el tramo sea monolítico con dos o más pilares
existirán momentos en los puntos de vaciado monolítico debido a la
deflexión en la parte superior del
pilar con respecto a su base.
El desplazamiento en la zapata es muy problemático
dependiendo de luces, carga de trabajo del terreno y tipo de cimentación. Es
costumbre determinar el momento en la parte superior del pilar considerando que
no hay desplazamiento en la cimentación, este da los mayores momentos en el pilar y aunque disminuye el momento
positivo esto no es muy apreciable.
Llamando A a la deformación y h a
la altura del pilar los momentos de empotramiento serán:
Los puentes continuos de concreto de tres, cuatro o cinco
tramos, ya sea simplemente apoyados sobre sus pilares o forjando pórticos con
ellos se adaptan a la mayoría de los cruces des ríos y creces a desnivel. Para
luces grandes (probablemente hasta 50
m.) la viga T continua ofrece una solución muy
económica, y para luces menores de 11
m. la losa continua presenta ventajas, en luces que
exceda las económicas de las vigas T, los puentes de
sección hueca son mas económicos.
Desde que los puentes de viga continua están mejor
proporcionados cuando las luces de los tramos interiores es de 1.3 a 1.4 veces la luz de los
tramos extremos, para cargas y esfuerzos unitarios en uso común este tipo de
puentes se prefiere a uno compuesto de tramos simplemente apoyado, por que los
pilares se pueden colocar en el margen del río o al costado de la vía en cruces
a desnivel.
En los apoyos interiores solamente se necesita un soporte,
reduciéndose por lo tanto el ancho de los pilares, en comparación con los de
tramos simplemente apoyados.
Los puentes continuos además necesitan una menor cantidad de
juntas de dilatación lo que reduce el primer costo ligeramente y él costo de
mantenimiento de las uniones.
En un puente de viga continua bien diseñado, el peralte de
las secciones sigue lo más cercanamente posible el requerimiento del momento;
variando desde un mínimo en el centro de los tramos a un máximo en los apoyos. De ésta manera se reducen también
el efecto del peso propio.
La variación de sección del centro a los apoyos es también
favorable a los requerimientos de
los esfuerzos.
La reducción en el peralte de tramo particularmente en el centro da al puente continuo una gran ventajan ventaja
tanto arquitectónico como económico desde que
los puentes de tablero superior pueden ser usados en reemplazo de los de
tablero inferior (generalmente muy falto de estética) cuando se requiere una
cierta de peso libre.
Además cualquier ensanche futuro puede
ser Llevado a cabo con mayor economía.
La mayor luz de los tramos interiores, necesaria por razones
estructurales y el acartelamiento delimitado de estos puentes contribuye a una
apariencia mas estética. Cuando es necesario por razones de estética, aumentar
el peralte en los apoyos sobre la cantidad requerida éstos puede hacerse con un
pequeño o ningún costo adicional, por que un decrecimiento comparable se
produce en la parte central.
Colector que tiene como origen el punto mas bajo del sistema
y conduce las aguas al punto de descarga en el curso receptor o al sitio donde se
someten a tratamiento. Se caracteriza porque a lo largo de su desarrollo no recibe
contribución alguna.
Teniendo en cuenta que en los sistemas unitarios los grandes
volúmenes de agua de lluvia aportados conjuntamente con las aguas negras, se observa
la necesidad de buscar algún sistema que disminuya al maximo posible su sección, dado que las longitudes de estos emisarios
suelen ser importantes. Dos son los sistemas normalmente utilizados:
Aliviaderos
Depósito de
retención
1. Aliviaderos o vertederos
Son estructuras del sistema de alcantarillado combinado principalmente
y del sanitario en ciertos casos, empleados para desviar el caudal o caudales parciales
que puedan sobrecargar las plantas de tratamiento o emisarios. Los aliviaderos son ubicados aguas debajo de las redes,
en sitios donde el caudal excedente puede ser drenado facilmente.
2. Tipos de aliviaderos
a) Aliviaderos Ordinarios
No son los mas frecuentes, pues en general la longitud del aliviadero
sera mayor que el colector de llegada, lo que da origen a los aliviaderos laterales.
b) Aliviaderos laterales
Se presentan dos tipos de aliviaderos:
1.- Aliviaderos normales a la dirección de la corriente, se clasifican
en: canal contraido y canal uniforme
2.- Aliviaderos transversales, son los mas utilizados en los
sistemas de alcantarillado, dando origen a dos formas constructivas, la primera
que desvia el colector de llegada hacia la descarga final (planta de tratamiento)
y la segunda cuando el colector de llegada continúa en linea recta hacia la descarga
final (planta de tratamiento).
c) Aliviaderos de
fondo
Son estructuras que consisten en una abertura
en el fondo
del colector de llegada
donde las variaciones de los tirantes por incremento
del gasto, hacen que el agua salte la abertura y pueda dirigirse hacia otro destino.
Por las variaciones indeterminadas del tirante que dificultan
el calculo de una abertura determinada, se construyen placas móviles susceptibles
de variación.
3. Depósitos de retención
El depósito de retención permitira evacuar lentamente el volumen
de agua acumulado durante el periodo de aportación de las aguas
de lluvia. Las emisiones
encomendadas a un depósito
de retención pueden ser varias, Fig.7.3.
Las conexiones domiciliarias son gestionadas,
a través de
las entidades responsables (Entidad de Saneamiento Municipal), debiendo prohibirse
cualquier obra por intervención de particulares en la red pública.
Estas conexiones
deben realizarse bajo control Municipal.
Como regla de seguridad de utilización adecuada de la red interna
domiciliaria (privada), la sección adoptada de conexión debe tener un diámetro inferior
a la del colector público, buscando que en caso de producirse una obstrucción por
uso indebido, el efecto se produzca en el tramo de conexión o en el interior de
la edificación.
1. Alternativas de conexión
Son tres las alternativas que se pueden considerar:
1.- Alternativa “A”
Es el caso mas común en nuestro medio, en el cual el colector
público es existente y se procede a
efectuar una conexión de la última camara de inspección del inmueble
con la tuberia de servicio público, a través de la acometida que tiene un alineamiento
con una deflexión de 45° con la linea de la edificación. Para este efecto se realiza
una perforación de diametro similar al tubo de la acometida y, luego se procede
a la unión de ambas tuberias, en forma cuidadosa, empleando para ello mortero de
cemento.
Esta alternativa que practicamente resulta en una unión tubo
a tubo, tiene el inconveniente que requiere un excesivo cuidado, ademas afecta la
sección hidraulica del tubo, ya que su ejecución casi siempre presenta dificultades
por las rebabas (resalto formado por la materia sobrante en los bordes) que se producen
en la unión y que pueden originar un taponamiento del colector público, especialmente
si este es de diametro minimo de 6”.
En todos los casos es recomendable realizar esta unión con un
accesorio o codo Ver Anexo 7.
2.- Alternativa “B”
Su utilización es practica cuando el colector público sera recién
construido y la urbanización tiene definidos los frentes de los lotes de terreno.
En este caso es factible prever la instalación, en el colector público de una ramal
en “Y”, cuyo diametro de derivación sea igual al de la tuberia
domiciliaria para luego ser extendido hasta la
camara de salida
de la edificación.
Tiene el inconveniente de que muchas veces,
la prolongación del ramal de conexión no coincide con la dirección requerida por
la última camara domiciliaria por lo que se debe modificar y/o forzar su dirección.
Por lo tanto, en caso de adoptar esta alternativa, es recomendable
complementar la conexión ejecutando la acometida y la camara de salida de la
edificación.
3.- Alternativa “C”
Presenta una nueva modalidad
mediante el uso de Conectores,
con los cuales
se pretende simplificar y garantizar la ejecución
de las conexiones domiciliarias con el cuidado necesario que requiere la red pública
cuyo control de calidad pasó por diversas pruebas. Para este efecto, se hace uso
de una pieza adicional prefabricada ramal o dado conector (Selin) que se coloca
en forma lateral o en la clave del colector público.
La conexión en esta alternativa puede ser efectuada en ramal
a 45 ° o en forma perpendicular al colector público.
Esta alternativa elimina la posibilidad de formación de resaltos
dentro del colector público, y ademas se mantiene intacta la sección hidraulica
de escurrimiento del colector.
Por otra parte, esta
alternativa permite ejecutar con un solo conector,
hasta 3 conexiones
domiciliarias.
Denominase acometida al ramal principal de enlace de un edificio,
desde el pozo de registro
principal a la alcantarilla oficial o, de no existir esta a la instalación
depuradora domestica correspondiente.
Estos ramales principales deben clasificarse en no visitable
y visitables.
En estos ramales los pozos de registro puede sustituirse por
arquetas, que de ser de dos clases:
general y de registro.
La general deberá recoger todos los ramales secundarios, debe
ponerse lo mas próxima posible al pozo de registro principal. Este pozo puede ser
de planta circular, cuadrada o rectangular, y revestirse de fábrica o de hormigón
enlucido y brufido de cemento. Sus dimensiones
deben ser análogas a las de los registros de los ramales públicos. Estará enlazado
a la arqueta general por un ramal. Las de registro deben instalarse en las base
de las bajantes y en los encuentros con ramales, así como los quiebros de la red
horizontal. Su separación no debe pasar de 30 m y, desde luego, colocarse en todos los cambios de dirección del ramal y en la unión con
otros ramales, así como en el entronque de la red vertical con la red horizontal.
Deben ser de 60 cm
de lado como mínimo, para profundidades inferiores a 1 m, y de 80 cm para los superiores
2. Red vertical de
saneamiento.
Esta integrada por los ramales superficiales o verticales que
evacuan las aguas de las instalaciones de las viviendas hasta la red horizontal.
Los tubos de bajada habrán de ser situados por el técnico constructor
lo mas próximo posible a los aparatos sanitarios que se han de desaguar.
El alzado deben de colocarse en los lugares que no perturben
la estructura del edificio, y encajados en los muros exteriores de las fachadas.
O adosados y sujetos adecuadamente a las paredes de los patios interiores. Su diámetro
debe ser de 0.08 a
0.01 m,
ya que las mayores superficies pueden producir depósitos.
Las tuberías de ventilación deben hacerse de 10 cm. Las tuberías de gres y
fibrocemento pueden sujetarse con anillos metálicos clavados a las paredes, o bien
soportes de fabrica. Las salidas de lavados, videts, urinario y puestos de agua
deben ser de 30 mm,
y las baferas y uniones con las tuberías de bajada de 40 mm. La tubería general de evacuación
puede estar instalada en el sótano de la casa (y, por tanto, enterrado), o en canal
abierto o suspendidos de las vigas del techo. Los dos últimos sistemas tienen mayor
accesibilidad.
Si la profundidad de la alcantarilla fuera inferior a la de los
sótanos de los edificios, y estos no pueden desaguar directamente, debe recurrirse
a una instalación, disponiendo de un pocillo de recogida del sótano
un sistema de elevación
que vierta el
agua recogida en un sumidero empalmado a la tubería principal de evacuación.
La técnica de construcción siempre que el obstáculo a salvar
éste constituido por un arroyo o río, con un caudal de volumen apreciable, sigue
alguno de los siguientes métodos:
a) Se monta un andamio
perpendicular a la dirección de la corriente; el sifón se instala sobre el andamio
y luego se produce su descenso en bloque hasta que repose en un canal excavado con
anterioridad para éste propósito.
b) El sifón, previamente montado, se suspende mediante
grúas flotantes y se sumerge luego hasta reposar en la zanja excavada para tal fin.
c) El sifón se monta
en tierra; se obturan ambos extremos; se recubre el exterior del sifón con hormigón proyectado o encofrado,
hasta que el peso del
sifón compense su flotabilidad en el agua; de esta forma se consigue
una protección suplementaria contra la corrosión; se conduce el sifón haciéndolo
flotar mediante boyas, hasta que este situado sobre el canal
excavado previamente, se sueltan
las boyas y
se sumerge el sifón
llenandolo con agua.
d) Se ejecuta el montaje del sifón en la orilla del
rio que constituye el obstaculo. Desde la orilla opuesta y mediante cables, éste
es remolcado hasta su emplazamiento definitivo, por vehiculos que circulan sobre
una via dispuesta en la prolongación teórica del eje del sifón.