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DISEÑO

DISEÑO DE INSTALACIONES ESPECIALES

Método de Estallamiento

 

Reposición de Tuberías y Redes Hidráulicas Mediante el Método de Estallamiento

Tecnología sin Zanja es el término usado para definir la ingeniería aplicada para situar  la tubería en su trazo, casi sin abrir zanja y abarca una serie de métodos y tecnologías diversas para rehabilitar e instalar tuberías  y líneas antiguas diversas; esta ingeniería nos ofrece una nueva manera de trabajar en líneas ya obsoletas que transportan diferentes fluidos. La rehabilitación de tuberías por la metodología de estallamiento es la ingeniería adecuada para renovar líneas sin abrir zanja, solo algunos accesos, además que ofrece bondades inigualables como:

  • abrir solo un 5% de la zanja

  • el costo es menor que a zanja abierta

  • es rápida de instalar

  • el material utilizado como PEAD es resistente y su vida útil está garantizado para 50 años o más

 

En países donde no se da el mantenimiento de manera adecuada y donde se dejan sus antiguas líneas llegar al 100% de su vida útil son altamente recomendables ya que se pueden instalar aún con un buen grado de sedimentos y con tuberías colapsadas.

El método en resumen consiste en una herramienta en forma de bala del diámetro de la tubería que se va a renovar y que va sujeta a la línea nueva en un extremo y a un cable en el otro y pasa a través del tubo a sustituir; mediante un malacate, se jala esta herramienta la cual va rompiendo al tubo anterior ( lo hace “estallar”) mientras el tubo de TKP va ocupando el espacio hasta cubrir la longitud entre acceso y acceso.

La capacidad de conducción de líquidos de esta tubería es más elevada que una del mismo diámetro de concreto, asbesto cemento o barro, es decir con el mismo diámetro de rehabilitación se tiene 15 % más de capacidad de conducción. La resistencia de carga y de tensión es mucho mayor que las otras tuberías, es más flexible y permite ser utilizada casi en todas las necesidades, como en agua potable, drenaje, gas, agua pluvial, etc., Por esto la rehabilitación con tuberías de polietileno de alta densidad por el método de estallamiento se convierte en el primer método para rehabilitación de líneas obsoletas, con las ingenierías Hidráulicas sin zanja.

 

Desarrollamos integralmente sus proyectos. Nuestro departamento de ingeniería está listo para apoyarlo y asesorarlo, deje en manos de nuestros ingenieros la solución a sus necesidades.

DISEÑO DE INSTALACIONES ESPECIALES

Método de Perforación Direccional

 

Instalación de Tuberías y Redes Hidráulicas Mediante el Método de Perforación Direccional

La Industria de la Perforación Horizontal Dirigida ha experimentado tanto crecimiento en las últimas dos décadas que se ha convertido en un método común de instalación. Este crecimiento ha sido impulsado debido a que es menos el impacto a los afectados por los servicios públicos: 

  • como la eliminación de la interrupción del tráfico

  • el área mínima de daños

  • los costos son menores

 

Algunos de los usos más tempranos de la perforación direccional es el cruce de ríos. Puesto que ofrece un mínimo daño ambiental y no hay interrupción del tráfico fluvial.

El conocimiento del proceso de perforación comienza con un pequeño agujero horizontal (agujero piloto) bajo el obstáculo de cruce (por ejemplo, una carretera) con una cadena continua de la varilla de perforación de acero. La cabeza de la varilla emerge en el lado opuesto de la travesía, un cortador especial, llamado escariador, se adjunta por el agujero piloto. El escariador corroe el agujero piloto, así puede tirar el tubo a través del agujero. El tubo generalmente se tira a través del lado del cruce enfrente de la plataforma de perforación se jala hasta la plataforma, realmente es un proceso muy rápido.

 

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Método de Slip Linning

 

Instalación de Tuberías y Redes Hidráulicas Mediante el Método de Slip Linning

Los efectos del deterioro continuo de un gasoducto podrían ser bastante drásticos y costosos. Un sistema de drenaje por gravedad ruinoso permite la infiltración de sustancias de las aguas subterráneas, lo que aumenta el volumen de flujo y reduce la capacidad hidráulica disponible de la línea existente. Así que el viejo oleoducto a menudo aumenta los costos de tratamiento y transporte para la corriente de flujo destinado y la exfiltración continua también puede erosionar el  suelo que rodea la estructura de tubos y causar eventual hundimiento del suelo.

El caso de tuberías de presión positiva es algo diferente, pero los resultados son igualmente inaceptables. En esta situación, las fugas a través de la tubería existente permiten la exfiltración de los contenidos de la corriente de flujo que eventualmente conducen a daños a la propiedad o la contaminación de los recursos hídricos. Además, en muchos casos, el contenido de la corriente de flujo es lo suficientemente valiosa que su pérdida a través de la exfiltración se convierte en otro factor económico. El tubo de PEAD proporciona una excelente solución al problema. Esto es porque el método estándar de unión de tuberías PE utiliza un proceso de fusión por calor que resulta en un sistema de tuberías monolítico, es decir, las uniones son tan fuertes como el mismo tubo, y libres de fugas.

Cuando los resultados nocivos del deterioro de la tubería se hacen evidentes, debemos encontrar el método más económico que restaurará la función original o abandonar el sistema dañado. La excavación y sustitución de la estructura deteriorada pueden resultar prohibitivamente caros y también interrumpir el servicio para el que la línea original se repare. Un método alternativo para la restauración es el “encamisado” o “renovación por inserción” con tubería de polietileno. Más de 30 años de experiencia de campo muestra que este es un medio de rentabilidad probada que proporciona una nueva estructura de tubos con una interrupción mínima de servicio, del tráfico en la superficie, o daños a la propiedad que sería causado por excavación extensiva.

El método implica entrar a la línea deteriorada en puntos estratégicos dentro del sistema y posteriormente la inserción de tramos de tubería de polietileno, como un tubo continuo, a lo largo de la estructura de tubería existente. Esta técnica se ha utilizado para rehabilitar drenajes a gravedad,  tuberías de impulsión sanitarias, tuberías de agua, líneas de desagüe , líneas conductoras de gas, drenajes de carretera y el drenajes pluviales, y otras estructuras de tuberías con resultados muy satisfactorios.

Las conexiones mecánicas se utilizan para conectar sistemas de tuberías de PE entre sí y para conectar los sistemas de tuberías de PE a otros materiales y sistemas de tuberías. 

Seleccionar un diámetro de tubería de línea para alcanzar una capacidad máxima de flujo, escogiendo el diámetro más grande posible para el revestimiento de la tubería. Esto está limitado por el tamaño y la condición de la tubería original a través de la cual se inserta. Se requerirá una distancia suficiente durante el proceso de revestimiento deslizante para asegurar la inserción sin problemas, teniendo en cuenta el grado y la dirección, la sustitución de conexiones y la integridad estructural del sistema de tuberías existente.

La selección de un revestimiento de polietileno que tiene un diámetro exterior 10% menor que el diámetro interior de la tubería a rehabilitar generalmente servirá a dos propósitos. En primer lugar, este diferencial de tamaño por lo general proporciona el espacio adecuado para acomodar el proceso de inserción. En segundo lugar, 75% a 100% o más de la capacidad de flujo original puede ser mantenida. Un diferencial de menos de 10% puede proporcionar una holgura adecuada en estructuras de tuberías de mayor diámetro. Es bastante común para seleccionar un diferencial de 5% a 10% para los sistemas de tuberías con diámetros mayores que 24 pulgadas, suponiendo que las condiciones de la estructura de tubería existente permita la inserción del tubo nuevo.

 

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Instalación de Tuberías Hidráulicas Marinas

 

Instalación de Tuberías y Redes Hidráulicas Marinas

Las tuberías de polietileno (PE) se ha utilizado cada vez más para diversas aplicaciones marinas como emisores de efluentes fluviales y lacustres, cruces de cuerpos de agua y en las tomas de agua dulce y salada. La inmunidad a la corrosión galvánica es una razón importante para la selección de PEAD. La combinación de aire y agua, pero en particular de agua de mar, puede ser muy corrosivo para los materiales de tubería metálica ordinarios. Pero otras características beneficiosas, como sigue, se combinan para hacer de tuberías PE especialmente adecuado para aplicaciones marinas:

 

El peso ligero – Para un determinado diámetro de la tubería y los requisitos de rendimiento equivalentes, el peso de la tubería de PE es de alrededor de una décima parte del peso de la tubería de concreto y menos de la mitad que la del hierro fundido. Manejo de PE requiere un mínimo de equipo pesado, para su instalación.

 

Flota – debido a que la densidad del PE es Alrededor del 96% de la de agua dulce, y Alrededor del 94% de la de agua de mar, la tubería de PE flota INCLUSO CUANDO ESTA llena de agua. Longitudes largas pueden ser montados en la costa y llevarse flotando al lugar final del trazo. 

 

Conexiones termofusionadas – Por medio del método de fusión a tope, tramos continuos de tubería de PE se pueden montar fácilmente sin la necesidad de ajustes mecánicos. Las uniones de fusión de calor resultantes son tan fuertes como la tubería, y que eliminan el riesgo de fugas en las uniones.

 

Flexibilidad - La flexibilidad de la tubería de PE permite que esta se hunda poco a poco y se adapte  a la topografía natural de superficies del fondo. Esto se traduce en un procedimiento más simplificado para hundirla, y también significa que la tubería normalmente se puede colocar directamente sobre el fondo natural sin ninguna excavación de zanjas u otra forma de preparación de apoyo continua de nivel. 

La ductilidad – Debido a su capacidad relativamente alta  a soportar la tensión, tuberías de PE puede ajustar con seguridad a las fuerzas externas variables generadas por las ondas y resacas. Su alta capacidad de deformación también permite la tubería de PE para cambiar o doblarse para acomodarse al fondo.

Los materiales convencionales, no flexibles como el hormigón o la tubería de hierro sólo pueden permitirse relativamente pequeñas deformaciones antes de arriesgar fugas en, o fallo estructural de las conexiones. Como la magnitud exacta de las fuerzas máximas que pueden actuar en tuberías rígidas es difícil de predecir, instalaciones que utilizan tuberías que sólo permite relativamente pequeña deformación en las uniones, o deformación por flexión limitada en la tubería, requiere un gran “factor de seguridad”, tales como una carga relativamente pesada para estabilizar el tubo contra el movimiento, o la apertura de zanjas de la tubería en los sedimentos del lecho marino a fin de estabilizarlo contra el movimiento que puede resultar de la acción mar gruesa. Tales técnicas de construcción tienden a ser más difícil, consume mucho tiempo y es relativamente caro. En contraste, la flexibilidad y la ductilidad de PE permite que se adapte a lechos de los ríos y del mar no niveladas, y también para cambiar o doblar con seguridad bajo las fuerzas resultantes de las corrientes ocasionalmente fuertes u otras acciones. Para la mayoría de las instalaciones marinas, las necesidades de tuberías de PE se limitan a tener el tubo suficientemente sujetado para mantenerlo en el lugar previsto y para evitar que flote. Esto da como resultado instalaciones más fáciles y menos costosas y, en un sistema de tubería sumergida que es capaz de entregar un servicio muy confiable y duradero. Al elegir las tuberías de TKP, muchos proyectos se han logrado hacer,  lo que no habría sido económicamente factible con materiales de las tuberías tradicionales.

Método de Flotador y hundimiento: Pasos de la instalación.

En casi todas las aplicaciones bajo el agua, el diseño y la instalación de tuberías de PE se compone de los siguientes pasos básicos:

  1. La selección de un diámetro de la tubería apropiada

  2. La selección de un SDR tubería apropiada (es decir, un espesor de pared adecuado) en el examen de las condiciones de instalación y utilización previstas

  3. Selección del diseño, el peso y la frecuencia de separación de las pesas de lastre que se utilizarán a hundirse y después sujetar el tubo en su emplazamiento previsto

  4. Selección de un sitio apropiado para la estadificación, la unión y el lanzamiento de la tubería

  5. Preparación de la zona de transición tierra-agua y, cuando sea necesario, la plantilla bajo el agua

  6. Montaje de las longitudes individuales de la tubería en una cadena continua de tubería

  7. Montaje de los pesos de lastre (Este paso se puede realizar en conjunto con el paso siguiente).

  8. Unir las  lingadas de tubería en el agua

  9. La sumersión de la tubería en el lugar especificado

  10. Finalización de la transición de la tierra al agua

DISEÑO DE INSTALACIONES ESPECIALES

Instalación de Tuberías Aéreas

 

Instalación de Tuberías y Redes Hidráulicas Mediante Tuberías Aéreas

Las tuberías horizontales apoyadas son afectadas por el peso de la tubería y por su volumen y el peligro es que se cuelgue entre apoyos. Cuando la curva o deflexión entre apoyos se minimiza, la tensión en la pared  de la tubería se controla. Es  por ello que deben espaciarse los apoyos de acuerdo al diámetro de la tubería, de su RD y del peso del fluido en su interior para limitar la deflexión usando un simple análisis de vigas continuas. La deflexión máxima recomendada entre soportes es de una pulgada

Los soportes deben acuñar la tubería por lo menos cuatro pulgadas o  1.5 veces el diámetro de la tubería, cualquiera de los dos que sea menor. Un mínimo de 120° circunferencia de la tubería debe apoyarse. Los apoyos deben estar libres de bordes afilados.

A menudo, se instalan en el campo tuberías  apoyadas. Estas instalaciones se exponen a cambios de temperatura debido al clima. Si es  posible, la tubería apoyada o suspendida debe instalarse casi próximo a la temperatura de la operación en la práctica  o en el clima más caliente.

Cuando un sistema apoyado es más caliente que su temperatura de instalación, la tubería se dilata. Como los aumentos de longitud en las tuberías, desviación lateral o serpenteado ocurre  entre las sujeciones, la cantidad total de expansión que ocurra dependerá de la longitud de la tubería y del aumento de temperatura con respecto a la temperatura original en el momento  de instalación del sistema.

 

DISEÑO DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS

Diseño por Gravedad

Instalación de Tubería y Redes Hidráulicas Mediante el Diseño por Gravedad

Dentro de un sistema de abastecimiento de agua, se le llama línea de conducción, al conjunto integrado por tuberías, y dispositivos de control, que permiten el transporte del agua -en condiciones adecuadas de calidad, cantidad y presión- desde la fuente de abastecimiento, hasta el sitio donde será distribuida. La pérdida de presión es la principal consideración en el diseño de cualquier tubería. Aunque existen innumerables fuentes de pérdida de presión a lo largo de las tuberías, éstas se pueden dividir para su estudio en pérdidas mayores o de fricción y en pérdidas menores o localizadas.

Las líneas de conducción de agua se calculan siguiendo varios procedimientos existentes. Su diseño en general consiste en definir el diámetro en función de las pérdidas de carga, a partir del gasto que se conducirá y el material de la tubería. Las pérdidas de carga, se obtienen aplicando las ecuaciones de Darcy-Weisbach, Scobey, Manning o Hazen-Williams. Se pueden presentar dos condiciones de operación de la tubería, por bombeo o gravedad. Pero para los propósitos del presente documento solo se analiza la presión dada por la gravedad, es decir, por la diferencia de elevación.En el caso de tuberías sujetas a la presión de la gravedad se pueden presentar dos situaciones:

a) Donde la diferencia de alturas apenas es suficiente, para proporcionar una presión adecuada para el funcionamiento, el problema consiste en conservar la energía usando tubos de diámetros grandes para tener mínimas pérdidas de carga por fricción y evitar bombeo de auxilio.

b) Cuando la diferencia de altura entre la fuente de abastecimiento y la ubicación del sitio a abastecer, es tal que la presión proporcionada es mayor a la requerida, el problema radica en reducir las ganancias de presión, lo cual se logra seleccionando tuberías de diámetros más pequeños.

Proporcionar las bases de diseño de las líneas de conducción y establecer los requisitos mínimos de seguridad que deben cubrir, así como la selección de los materiales apropiados y obras de control para su manejo y los lineamientos generales para la instalación en las líneas de conducción de agua.

Los datos generales a recabar para el diseño de una línea de conducción, son, entre otros, la localización de las fuentes de abastecimiento y las descargas, el clima, los medios de comunicación al lugar y usos del agua. Para el diseño de una línea de conducción se requiere de un plano topográfico, mostrando plantas y elevaciones. Para lo que es necesario definir, mediante una selección de alternativas, la ruta sobre la que se efectuará el trazo de la línea.

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DISEÑO DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS

Tuberías Subterráneas

 

Instalación de Tuberías Y Redes Hidráulicas por medio de Diseño Subterráneo

La experiencia nacional e internacional con tubería de PE enterradas han demostrado que en condiciones correctas de instalación no se presentan fallas por aplastamiento.

Se entiende por tubo rígido aquel que no permite deformaciones mayores de 0.1% de su diámetro sin que haya fractura, tubo semi-rígido aquel que permite deformaciones entre 0.1% y 3% sin sufrir fractura y tubo flexible todo aquel que permite deformaciones de más de 3% sin fractura.

Existen básicamente dos tipos de cargas externas:

Las cargas muertas provocadas por el efecto del peso de la tierra sobre la tubería y las llamadas cargas vivas.

Las cargas externas provocan fuerzas de compresión en la sección transversal de la tubería, en los tubos flexibles estas fuerzas son transmitidas alrededor del tubo, dependiendo de:

Espesor de pared, módulo de elasticidad del material del tubo, tipo de material de relleno.

Conforme se va deformando, la tubería transfiere la carga vertical en reacciones horizontales radiales y son resistidas por la presión pasiva de la tierra alrededor del tubo.

La teoría de cargas externas aceptada por ASTM y AWWA es la teoría desarrollada por Spangler’s para tuberías flexibles.

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DISEÑO DE INSTALACIONES HIDRÁULICAS

Tuberías Sobre Suelo

 

Instalación de Tuberías Y Redes Hidráulicas por medio de Diseño Sobre Suelo

En aplicaciones por encima del suelo de tubería PE puede ser suspendido o acunado en las estructuras de apoyo o, simplemente puede colocarse directamente sobre la superficie del suelo. Este tipo de instalaciones pueden estar justificadas por cualquiera de varios factores. Se trata de los aspectos económicos de un sistema de tuberías temporal. Otra es la facilidad de inspección y mantenimiento. Otro más es simplemente que las condiciones locales e incluso la naturaleza de la propia aplicación podrá exigir que la tubería se instalará sobre el suelo.

Tubería de PE proporciona integridad única conjunta, dureza, flexibilidad y bajo peso. Estos factores se combinan para hacer su uso práctico para muchas aplicaciones “sobre el suelo”. Este material elástico se ha utilizado para las líneas temporales de agua, diversos tipos de líneas de derivación, líneas de dragado, desechos de la mina, y tuberías multas-eliminación. Tubería de PE se utiliza para el transporte de la mezcla en muchas industrias, tales como los que trabajan con los caolines y fosfatos. La facilidad de instalación y la tenacidad excepcional de tubería de PE a menudo hacen que sea práctico para la recolección de petróleo y gas. La economía y la continuación del cumplimiento exitoso de este material de tubería única es evidente a pesar de las condiciones climáticas extremas que a veces puede existir en algunas de estas aplicaciones diversas.

Este capítulo presenta los criterios de diseño y métodos de ingeniería predominantes que se utilizan para la instalación de arriba del suelo de la tubería de PE. Los efectos de las temperaturas extremas, exposición química, radiación ultravioleta, y de impacto mecánico se discuten en detalle. Metodología de diseño de ingeniería para tanto “en la calidad” y la instalación de tubos de PE suspendidos o acunado se presentan y se ilustra con ejemplos de cálculos típicos. Todas las ecuaciones en la metodología de diseño se obtuvieron a partir publicados referencias de diseño. Estas referencias se enumeran de manera que el diseñador puede verificar la aplicabilidad de la metodología para su proyecto particular. También se discuten las consideraciones de instalación adicionales.

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MÉTODOS DE SOLDADURA

Electrofusión

 

Método de Soldadura de Plástico por medio de Electrofusión

Los tubos de Polietileno (PE) pueden unirse por soldadura térmica. Los sistemas de unión soldada más comúnmente utilizados son:

  • Electrofusión

  • Soldadura de Aporte por Aire Caliente

  • Soldadura por Extrusión

  • Termofusión a Tope

MÉTODOS DE SOLDADURA

Soldadura de Aporte por Aire Caliente

 

Método de Soldadura de Plástico por Medio de Aporte por Aire Caliente

La soldadura es del tipo autógena, es decir que se utiliza el propio material de la pieza mientras se agrega material con una varilla de aportación y calor, para recuperar el espesor y el cuerpo de la pieza. Durante la soldadura se dará calor tanto a la pieza como a la varilla de aportación. La formación de una pequeña rebarba en los bordes es garantía de una buena unión del plástico. Las soldaduras también se pueden reforzar con malla metálica, esta técnica le darán un refuerzo extra a las pieza soldadas. El acabado de la operación se hará usando tanto una amoladora, lijadora, taladro, una rasqueta y hojas de lijado manual para dar el acabado correcto a las piezas reparadas.

MÉTODOS DE SOLDADURA

Soldadura por Extrusión

 

Método de Soldadura de Plástico por Medio de Extrusión

La soldadura por extrusión es aquella que se realiza con aporte de material. Esta soldadura se hace con una máquina extrusora. Ésta máquina está compuesta de una cámara de fusión, un tobera de precalentado y una tobera de teflón que finalmente será la que dará la forma de la soldadura.

El material de aporte puede ser varilla o granulado. Este material se introduce en la cámara de extrusión, allí se calienta y a través de un tornillo sin fin es empujada hacia fuera. Es entonces cuando el operador apoyando la máquina sobre las láminas que va realizando la soldadura mientras un flujo de aire caliente va precalentando la zona soldar.

Las láminas a soldar previamente deben haber sido pulidas para que la soldadura tenga una adherencia perfecta.

 

En este tipo de soldadura, también aparecen las variables de temperatura y velocidad, que pueden variar según la lámina, temperatura ambiente, etc… las cuales van relacionadas entre sí igual que la soldadura por cuña caliente.

La totalidad de los acabados, parches y uniones especiales se realizan por este método.

MÉTODOS DE SOLDADURA

Termofusión a Tope

 

Método de Unión de tubería por medio de Termofusión

Los tubos de Polietileno (PE) pueden unirse por soldadura térmica. Esto es, preparar las dos caras a unir, retirar la parte externa y dejarlas planas una frente a otra, calentar a una temperatura de 220ºC por un tiempo establecido por medio de un calentador eléctrico de caras planas, para luego rápidamente, quitar el calentador y unir las superficies aún calientes a una presión determinada hasta que la unión cumpla con un tiempo de enfriamiento, también predeterminado.

Los sistemas de unión de termofusón más comúnmente utilizados son:

  • Unión a Tope, para tubos

  • Unión a Socket: para tubos y conexiones de bajo diámetro, estilo hembra-macho, donde la conexión (codo, tee, cople, etc.) es la hembra.

  • Unión de Silleta: donde la termofusión ocurre en el lomo del tubo.

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