viernes, 29 de junio de 2012

Galerías Filtrantes: Galería o bóveda, Tubo de infiltración.



La galería filtrante es una estructura construida en el suelo con la finalidad de captar aguas subterráneas. A
diferencia de los pozos, que se construyen con la misma finalidad, la galería filtrante  es  aproximadamente horizontal.  La  galería  filtrante  termina  en  una  cámara  de captación  donde generalmente se instalan las bombas  hidráulicas  para  extraer  el  agua acumulada).

Las estructuras filtrantes pueden ser:

Galería o bóveda, consiste en una estructura robusta enterrada en el lecho del cuerpo de agua para captar un volumen importante de agua y cuando las condiciones de pendiente del terreno lo permiten. Se emplea particularmente en quebradas o arroyos de bajo caudal superficial (ver Figura 3.24).

El diseño (largo, ancho y alto) como la disposición de la galería (transversal o paralela al curso de agua) dependerá de las condiciones del cuerpo de agua y del material de arrastre.

La estructura debe ser calculada para soportar el empuje del agua y áridos, como también, la carga estática de los áridos y agua por encima de ella (de la estructura).

                                           Figura 3.24: Galería filtrante  abovedada [Ref. 8]

Tubo de infiltración o ranurado, rodeado de una capa de granzón o piedra picada gradada, instalada  en  el  acuífero  subsuperficial,  o  en  el  caso  de  captación  indirecta  de  aguas superficiales, en el estrato permeable que se comunica con dichas aguas.

En los extremos aguas arriba de la galería y a longitud aproximada de 50 m., normalmente se coloca  un  pozo  de  visita.  En  el  extremo  aguas  abajo  se  construye  una  tanquilla  o  pozo recolector, de donde se conducen las aguas por gravedad o por bombeo hacia el sistema de distribución (ver Figura  3.25).

Figura 3.25: Tubo de infiltración [Ref. 8]

El tubo de recolección es normalmente de concreto o de asbesto cemento. Su diámetro es función del gasto de captación, siendo el mínimo recomendable del orden de 8” a 10”.

La  galería  de  infiltración  se  orienta  de  acuerdo  con  la  dirección  predominante  del  flujo subterráneo.

La longitud de la tubería de infiltración se calcula en función del caudal unitario, utilizando la siguiente fórmula:


Donde: 

L  =  Longitud de la tubería de infiltración en m
Q =  Caudal a captar en l/s
Qu =  Caudal por unidad de longitud en l/s-m 
k =  Coeficiente de permeabilidad en l/s-m2
a  =  Profundidad a la que se encuentra el conducto respecto al nivel de agua en
m. ver  Figura 3.26
r   =  Radio del conducto en m
                                        Figura 3.26: Detalles del tubo filtrante [Ref. 8]
El número de orificios se determina utilizando la siguiente expresión:  

Donde:  

n  =  Número de orificios por metro
A  =  Área de flujo en m2
a  =  Área de cada orificio en m2
Qu = Caudal unitario en m3/s-m
ve  = Velocidad de entrada a los orificios en m/s
         ve = 0,05 a 0,10 m/s
Cc = Coeficiente de contracción por orificio.
         Cc = 0,55
d   =  Diámetro del orificio en m
 
A fin de determinar las características de  diseño de las galerías, es necesario hacer excavaciones o perforaciones de prueba en cada caso específico. En vista de que las galerías son obras costosas, conviene determinar: 1) la permeabilidad media del acuífero, para estimar la producción por metro lineal de galería y 2) la granulometría del terreno para determinar las características de la grava de envoltura.  

En caso de gastos pequeños, del orden de 3 a 5 lts/s, normalmente basta una excavación de prueba hasta una profundidad conveniente por debajo del nivel estático del agua. 
 
Se extrae luego el agua con bomba, a una tasa fija y se observa el descenso de nivel. La estabilización de dicho nivel para una tasa fija de bombeo prolongado, significará que el recargamiento natural del acuífero desde el río, iguala el gasto extraído. A base de este gasto y estimando el área total de penetración del agua en la excavación de prueba, puede formarse una idea acerca de la longitud necesaria de galería para el gasto de diseño. 

jueves, 28 de junio de 2012

Tratamientos Superficiales: Protección del Hormigón.


Existen materiales para casi  cualquier grado  de protección requerida en el hormigón. El mejor material que se use en un caso dado dependerá de muchos factores, ya que pueden existir varios tratamientos para un mismo caso, pero se deberá aplicar el más adecuado a las circunstancias de aplicación, uso posterior de la estructura, etc.  

En la tabla 9.6 se describen el efecto que tienen diferentes sustancias sobre el hormigón, y se indican los  tratamientos más comunes. Para la mayor parte de las  sustancias, se sugieren varios tratamientos, que en la mayor parte de los  casos proporcionarán una protección suficiente,  pero cualquiera de los tratamientos designado por un número mayor que el más grande indicado en cada celda seria igualmente adecuado y a menudo puede ser recomendable. 

Para su satisfactoria aplicación, los recubrimientos protectores suelen requerir que el hormigón tenga su superficie seca y libre de polvo.

A continuación se dan las descripciones correspondientes a cada tratamiento.

1.  Fluosilicato de magnesio o fluosilicato de zinc 

2.  Silicato de sodio (comúnmente llamado "vidrio líquido") 

3.  Aceites secantes: Se puede usar aceite de  linaza, hervido o en bruto, pero el hervido se seca con mayor rapidez. También resultan eficaces los aceites de soya. 

4.  Cumarona: La cumarona es una resina sintética soluble en xilol y solventes hidrocarburos semejantes. 

5.  Barnices y pinturas: Se puede aplicar cualquier barniz al hormigón seco. 

6.  Pinturas bituminosas o de alquitrán de hulla, alquitrán y breas.

7.  Esmalte bituminoso: Esta es una protección adecuada contra ácidos  relativamente fuertes. No resiste la abrasión a altas temperaturas. 

8.  Mástique bituminoso: Este se usa  principalmente para pisos en vista del espesor de la capa que debe aplicarse, pero algunos mástiques pueden aplicarse sobre superficies verticales. 

9.  Ladrillo o azulejo  vidriados: Estos  son productos especiales de arcilla horneada que poseen alta resistencia al ataque por ácidos o álcalis. Por supuesto, deben colocarse en mortero que también tenga resistencia a la sustancia a la que van a quedar expuestos.

Suele colocarse una membrana impermeable  y un lecho  de mortero  entre el ladrillo o azulejo y el hormigón. Se vierte una lechada de alguno de los cementos resistentes a los ácidos en las juntas. 

10.  Vidrio: Puede pegarse al hormigón.

11.  Plomo: Puede pegarse al hormigón con una pintura asfáltica.

12.  Láminas de resina sintética, caucho y caucho sintético:  Resistentes a muchos  ácidos, álcalis y otras sustancias. Estas láminas se pegan al hormigón con adhesivos especiales.

TABLA 9.6.  EFECTO QUE TIENEN DIFERENTES SUSTANCIAS SOBRE EL HORMIGÓN, Y SUS RESPECTIVOS TRATAMIENTOS

miércoles, 27 de junio de 2012

Recubrimiento de Hormigón: Evitar la Corrosión del Acero.


Con el objeto de proteger las armaduras contra la corrosión, se debe proporcionar un recubrimiento mínimo de  hormigón al acero de refuerzo, este recubrimiento se mide desde la cara externa del elemento hasta la superficie mas externa de la barra de acero, a la cual se aplica este recubrimiento.

Es posible que se requiera protección especial cuando el hormigón se encuentra dentro del alcance de las mareas y queda expuesto a agua que contiene álcalis o cloruros de sales.

En los ambientes  corrosivos u  otras condiciones severas de exposición, se debe aumentar adecuadamente el espesor de la protección del hormigón, y tomar en consideración la densidad y la no porosidad de hormigón de protección, o proporcionar otro tipo de protección. Para los miembros preesforzados expuestos a ambientes corrosivos u  a otras condiciones severas de exposición, el
recubrimiento mínimo será aumentado en un 50%.

       TABLA 9.2.  RECUBRIMIENTOS MÍNIMOS PARA EL REFUERZO SEGÚN LA ACI  318

martes, 26 de junio de 2012

Protecciones para el Hormigón Armado.


La resistencia al ataque de los ácidos se puede mejorar si se deja secar el hormigón antes de que quede expuesto, ya que se forma una capa de carbonato de calcio que bloquea los poros y reduce la permeabilidad en la parte superficial. Existen también tratamientos superficiales con alquitrán de hulla, pinturas bituminosas, resinas epóxicas, silicofluoruro de magnesio y otros agentes que han demostrado resultados altamente satisfactorios. Hay que tener en cuenta que el grado de protección de los diferentes tratamientos varía, por ello es importante que la capa protectora producida por el método utilizado permanezca sin deteriorarse  por agentes mecánicos, de tal forma que se hace necesario inspeccionar y renovar el recubrimiento.

lunes, 25 de junio de 2012

HORMIGÓN: FACTORES QUE AFECTAN LA RESISTENCIA A LA ABRASIÓN.



•  Deben evitarse el compactado excesivo  y  el aplanado apresurado de la superficie del hormigón para prevenir la formación de un mortero con exceso de arena y muy húmedo en esa superficie. 

•  La resistencia a la abrasión aumenta con la resistencia a la compresión hasta alrededor de 400 kg/cm2

•  El aire incluido reduce la resistencia a la abrasión y, en consecuencia, en general la cantidad de aire incluido no debe sobrepasar el 4%  cuando se desea una buena resistencia a la abrasión.

domingo, 24 de junio de 2012

Materiales de las tuberías.




Deben ser adecuados al suelo al que han de colocarse y ser capaces de resistir la corrosión interna que pueda originar el agua   residual a transportar la tabla 8.2 se indican algunos materiales de uso más generalizado en las tuberias de impulsión.

a)  Recubrimiento.  Las  tuberias  de  impulsión  suelen  construirse,  normalmente,  a  profundidades relativamente pequeñas. Se recomienda disponer un recubrimiento minimo de 0.9 m para minimizar la sobrecarga de impacto, aunque es deseable que el valor adoptado sea algo superior

b) Anclaje. Las tuberias han de anclarse para resistir los empujes que se producen en ciertos puntos tales  como  cambios  de  dirección,  codos  y  conexiones  con  ramales.  El  anclaje  necesario  puede conseguirse mediante la instalación de juntas reforzadas o macizos de hormigón. Para resistir empujes horizontales se recomienda utilizar juntas flexibles autorreforzadas o bien reforzadas mediante varillas y abrazaderas.


c)  Control del golpe de Ariete

Los sistemas de control normalmente empleados son:

a)         Válvula de retención situada en la descarga de las bombas, dotada de contrapeso y manivela para ayudar la maniobra de cierre.
b)         Válvula de retención de resorte situada en la descarga de las bombas.
c)         Válvula de retención de cualquiera de los dos tipos anteriores junto con la válvula reguladora de alta presión.
d)        Válvula de control positivo situada en la descarga, enclavada de manera que se abra a una presión prefijada durante el arranque y se cierre a velocidad predeterminada después del corte de energia.
e)         Válvulas de purga y admisión de aire situadas en la estación de bombeo y en los puntos altos de la tuberia de impulsión para limitar el desarrollo de presiones inferiores a la atmósfera.

d)  Calefacción y ventilación

Todas las estaciones de bombeo, excepto las situadas en climas cálidos, deben tener una instalación de calefacción con control automático para evitar el riesgo de congelación del agua durante la época fria. En la cámara seca  de  estaciones con personal permanente es conveniente tener una temperatura agradable.

La instalación de ventilación de las cámaras de aspiración y seca debe estar totalmente independizada y   todos  los   orificios  de   paso   de   tuberias  a   cables  eléctricos  han  de   estar  perfectamente impermeabilizados para conseguir la estanqueidad a prueba de gas. Las cámaras de aspiración deben incluir sistemas de ventilación mecánica bien distribuidos en todo el recinto, la salida del aire forzado se realiza por la parte superior de la estación.

La cámara seca debe tener una buena ventilación, ya sea con ventiladores que fuercen el aire o lo extraigan o bien mediante ambos métodos, lo cual se utiliza en grandes estaciones.


Tabla 8.2 Materiales empleados en las tuberias de impulsión

 
e)  Instrumentación de las estaciones de bombeo

La  instrumentación  de  las  estaciones  de  bombeo  incluye  los  controles  automáticos  para  el funcionamiento secuencial de las bombas, los controles automáticos y manuales para el mismo propósito y las alarmas.

1.- Controles automáticos. Se basa  en el control del nivel de agua en la cámara de aspiración. Los sistemas de control generalmente utilizados son los flotadores, electrodos, tubos de burbujas, medidores sónicos y tubos de capacitancia

2.- Controles manuales. Además del control automático, las bombas deben poder ser accionadas manualmente durante emergencias en las que los controles automáticos no funcionen y para su mantenimiento.

3.- Alarmas. Las estaciones que no cuenten con personal permanente deben disponer de una alarma que se transmita telemétricamente, o por cualquier otro método, hasta un punto en el que haya vigilancia continua. Las alarmas deben incluir los siguientes elementos:

a)  Nivel máximo del agua en la cámara de aspiración
b)  Nivel minimo del agua en la cámara de aspiración
c)   Fallo de las bombas (en estaciones dotadas de bombas de velocidad variable o con sistemas de control complejo).

f) Panel de control

El panel de control es donde se centraliza toda la instrumentación de control. Debe incluir los siguientes elementos:

1.- Tndicador del nivel del agua en la cámara de aspiración.
2.- Tndicador de funcionamiento del medidor de caudal
3.- Tnterruptores  para la selección de la secuencia del bombeo que permita fijar el orden de funcionamiento de las bombas activas y las de reserva.
4.- Controles de funcionamiento para cada bomba incluyendo:
5.- Tnterruptor de tres posiciones (manual, paro, automático).
6.- Señales luminosas indicadoras de funcionamiento o parada.
7.- Controles de la velocidad variable (cuando las bombas sean de este tipo).:
a) Control manual automático de celeridad b) Tndicador de la velocidad Metcalf  Eddy