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CAPÍTULO
I – 8
CRITERIOS
DE DISEÑO MECÁNICO, EQUIPO, TUBERÍAS Y VÁLVULAS
TABLA
DE CONTENIDO
CRITERIOS DE
DISEÑO MECÁNICO EQUIPO, TUBERÍAS Y VÁLVULAS..................................
2
1.1 ALCANCE
DE DISEÑO MECÁNICO.......................................................................................
2
1.2 CRITERIOS
DE DISEÑO DE LOS EQUIPOS DE BOMBEO......................................................
2
1.3 CRITERIOS
DE DISEÑO DEL EQUIPAMIENTO EN GENERAL.................................................
6
1.4 CRITERIOS
DEL DISEÑO SISTEMA DE EMERGENCIA......................................................... 6
1.5 CRITERIOS
DE DISEÑO DE LOS TANQUES DE ALMACENAMIENTO DE COMBUSTIBLE DIESEL PARA SISTEMA DE
EMERGENCIA...............................................................................................................
8
1.6 CRITERIOS
DE DISEÑO PARA ALMACENAMIENTO Y DISTRIBUCION DE COMBUSTIBLES.... 9
1.7 CRITERIOS
DE DISEÑO PARA EL LAVADOR DE CLORO.....................................................
10
1.8 CRITERIOS
DE DISEÑO PARA LOS SISTEMAS DE DOSIFICACION DE QUIMICOS............... 11
1.9 ALCANCE
DE DISEÑO PARA TUBERÍAS Y VÁLVULAS.......................................................
12
1.10 CÓDIGOS Y
NORMAS DE DISEÑO PARA TUBERÍAS Y VÁLVULAS.....................................
12
1.11 TUBERÍA
CILÍNDRICA DE CONCRETO PRETENSADO..........................................................
12
1.12 TUBERÍA DE
CONCRETO PARA BAJA PRESIÓN.................................................................
14
1.13 TUBERÍA DE
CONCRETO PARA ALCANTARILLADO............................................................
15
1.14 TUBERÍA DE
FIERRO FUNDIDO..........................................................................................
17
1.15 TUBERÍA DE
ACERO..........................................................................................................
17
1.16 TUBERÍA DE
CLORURO DE POLIVINILO..............................................................................
20
1.17 TUBERÍA DE
BARRO VIDRIADO..........................................................................................
20
1.18 RESTRICCIÓN
DE LA TUBERÍA AL EMPUJE, ATRAQUES....................................................
21
1.19 FLOTACIÓN........................................................................................................................
21
1.20 UNIONES DE
EXPANSIÓN FLEXIBLES................................................................................
21
1.21 ANÁLISIS DE
FENÓMENOS TRANSITORIOS.......................................................................
21
1.22 PROTECCIÓN
ANTICORROSIVA.........................................................................................
22
1.23 PRUEBAS
HIDROSTÁTICAS...............................................................................................
22
1.24 RADIOGRAFIADO...............................................................................................................
22
1.25 CONEXIONES
BRIDADAS...................................................................................................
22
1.26 SOPORTERIA.....................................................................................................................
22
1.27 CRITERIOS
PARA LA SELECCIÓN DEL MATERIAL DE LA TUBERÍA.....................................
22
1.28 CRITERIOS
PARA DISEÑO DE VALVULAS..........................................................................
24
1.29 PRODUCTOS A
INCLUIR EN EL PROYECTO EJECUTIVO.....................................................
26
CAPÍTULO
I – 8
Este
Capítulo cubre los criterios de diseño que deberán utilizarse para todo la obra
mecánica. A excepción de que se indique lo contrario, todos los criterios de diseño,
materiales, mano de obra y equipos que se proponga utilizar en el diseño del proceso,
deben cumplir con las Leyes, Reglamentos y Normas aplicables a nivel Federal, Estatal y
Municipal y con los requisitos que establecen las normas, reglamentos, manuales y
bibliografía de diseño en el capitulo 1.2.
Todos
los sistemas de conducción, las bases de cimentación de equipo eléctrico y mecánico
deberán diseñarse para cargas sísmicas, de acuerdo con las recomendaciones establecidas
en la Sección C, "Estructuras, Criterios de Diseño", Apartado C.1.3.
"Diseño por Sismo" del "Manual de Diseño de Obras Civiles" de la
Comisión Federal de Electricidad.
La
NO OBJECIÓN de los criterios de diseño, selección de equipo, compra, montaje, pruebas y
puesta en servicio emitida por parte de la CONAGUA, no liberará al CONTRATISTA de la
responsabilidad del buen funcionamiento de los sistemas, garantías del equipo y
materiales, etc.
Las
bases para el diseño de los equipos de bombeo que deben usarse en este Proyecto, serán
las estipuladas en este numeral.
1.2.1
Sistemas de Bombeo
El
tipo de bombas de la PTAR, deberá seleccionarse para el manejo especifico de los fluidos
que se manejan en cada uno de los procesos de acuerdo a lo establecido en el manual de
bombas (Pump Handbook. Karassik, Krutzch, Frazer and Messina, última edición).
1.2.2
Capacidad
Para
la selección de los gastos de los sistemas de bombeo de la planta de tratamiento, se
deberá considerar que los equipos puedan manejar los gastos mínimos y máximos que se
presenten. Se preferirán arreglos de equipos de igual capacidad, que debe ser determinada
para dar flexibilidad a la operación de la PTAR, tomando como base de selección, el
gasto mínimo y el máximo.
1.2.3
Curvas Características
Las
curvas del sistema deberán reflejar gráficamente las pérdidas por fricción máxima y
mínima esperadas, durante la vida útil de los equipos de bombeo, así como los niveles
alto y mínimo del cárcamo de bombeo. Con objeto de lograr lo anterior, se trazará un
juego de curvas típicas del sistema, las cuales deberán constar de dos curvas con un
coeficiente Hazen-Williams de C = 100 (una para carga estática máxima y otra para carga
estática mínima) y dos curvas con un coeficiente Hazen-Williams de C = 140. En general los valores asignados para el
coeficiente Hazen-Williams “C” deben ser tales que cubran el rango entre
tubería nueva y tubería cercana a la vida útil.
Las
curvas de los sistemas para bombeo de lodos, por su naturaleza thixotropica, deberán
proveer el coeficiente que relaciona la concentración de lodos y que da el multiplicador
que al aplicarlo a las perdidas del agua limpia determina las pérdidas para este fluido,
para poder trazar las curvas del sistema.
Criterios
de selección general del equipo de bombeo:
1.
Se
determinará con base en las curvas del sistema, la carga dinámica máxima, la carga
dinámica normal de operación y la carga mínima.
2.
La selección del equipo
de bombeo deberá garantizar que el punto de diseño esté en el punto de máxima
eficiencia.
3.
La bomba con
accionamiento de velocidad constante, será capaz de aumentar su carga en 5% con respecto
a las condiciones de diseño, instalando un nuevo impulsor y sin modificar la bomba o el
motor
4.
La bomba se diseñara
para operación continua las 24 hrs. del día.
5.
La curva carga-gasto
ascenderá continuamente, sin ondulaciones, hasta llegar a flujo cero, prefiriéndose
bombas cuya descarga a flujo cero sea 25% mayor que la carga de operación normal.
6.
El diseño deberá
lograr que la velocidad crítica sea por lo menos 25% mayor que la velocidad de operación
de la bomba.
7.
Todos los elementos
rotatorios de los equipos de bombeo deberán estar balanceados estática y dinámicamente.
8.
La
potencia del motor eléctrico deberá seleccionarse de tal manera que la potencia al freno
en todo el rango de operación del equipo de bombeo sea siempre menor que la potencia
nominal del motor.
9.
No
se aceptará trabajar el motor eléctrico utilizando la potencia que incluye el factor de
servicio bajo cualquier condición.
10. Los
motores de bombas deberán tener velocidades menores a 3,550 rpm.
11. El diseño, fabricación, pruebas y puesta en
servicio de los equipos de bombeo, será de acuerdo con las recomendaciones del HIS.
12. Para
la selección de los márgenes entre el NPSH requerido y el NPSH disponible, se deberá
basar en las recomendaciones del HIS.
13. El
tipo y los materiales se seleccionaran de acuerdo con el fluido a manejar.
14. Los
motores serán seleccionados de acuerdo con las características de la carga, en cuanto a
par requerido, tipo de arranque, el tipo de armazón, (si es cerrado, abierto, a prueba de
goteo), tipo de aislamiento, etc., todo de acuerdo a las recomendaciones de las normas
NEMA, correspondientes.
15. Los motores eléctricos deberán ser seleccionados
con el par de arranque suficiente para impulsar el equipo de bombeo. Se graficará la
curva del par entregado por el motor eléctrico, asociado al tipo y características del
arranque del motor, con el par requerido de la bomba, desde el arranque, hasta llegar a la
velocidad normal de operación.
1.2.4
Límites
de Operación y Restricciones de la Carga Neta Positiva de Succión Disponible.
Para
evitar la cavitación en el impulsor, la carga neta de succión positiva disponible,
deberá ser mayor en todo el rango de operación de la bomba, que la carga neta de
succión positiva requerida más alta por el fabricante.
El
valor de la relación entre las cargas netas positivas de succión disponible y requerida,
(NPSH A/NPSHR) deberá obtenerse de las recomendaciones del HIS y
confirmada por el fabricante, para la aplicación determinada de la bomba y del nivel de
energía de succión, calculado de acuerdo a la metodología expresada en el manual
Centrifugal and Vertical Pumps, for NPSH Margin.
Estas
condiciones deberán ser proporcionadas a la bomba mediante la sumergencia del equipo y
manejando su velocidad de operación.
1.2.5
Frecuencia
de Operación
Las
bombas y cárcamos de bombeo deberán estar dimensionados de tal manera que los motores
tengan los ciclos de arranque y paro, como lo establece la norma NEMA en la sección
correspondiente al número de arranques.
El
aislamiento de los motores se ve afectado por el número de arranques por lo que este
deberá ser definido de acuerdo con las recomendaciones de la norma NEMA.
El
tiempo máximo entre ciclos, para flujo mínimo, deberá ser de 30 minutos. Se deberá
considerar la rotación del equipo de bombeo mediante un sistema de alternador
simultáneo.
1.2.6
Velocidad
máxima de giro inverso
La
velocidad máxima de giro inverso deberá evaluarse de acuerdo con el fabricante del
equipo.
Donde
se presenten velocidades de desbocamiento excesivas, los motores deberán diseñarse y
construirse para las velocidades máximas de desbocamiento; se deberán proporcionar
válvulas check con derivación para limitar el contraflujo.
En el caso de motores donde se limite la velocidad de giro inverso, deberán
proporcionarse mecanismos para evitar este giro no deseado (trinquete de no retroceso).
1.2.7
Fenómenos
transitorios
Los
fenómenos transitorios producidos por los arranques y paros de los equipos de bombeo,
deberán controlarse seleccionando capacidades de las bombas, de tal forma que el cambio
en la velocidad del sistema ocasionado por arrancar o parar un solo equipo, no refleje sobrepresiones
excesivas, o por usar válvulas controladas eléctricamente, de manera que las bombas
arranquen o se detengan contra válvula cerrada.
Las
sobre presiones generadas por el resultado de fallas de energía, deberán controlarse con
dispositivos diseñados para tal fin, anticipándose al fenómeno transitorio.
El
diseño de dispositivos de protección contra el golpe de ariete deberá determinarse
mediante el trazo de las envolventes de presión máxima y mínima que se generan al
presentarse el fenómeno.
Para
la solución de los fenómenos transitorios, se debe considerar entre otros, cámaras de
aire, torres de oscilación y como componentes adicionales a los sistemas de protección,
válvulas, compresores, juntas, fontanería que proporcionen funcionalidad y eficacia en
el trabajo de estos elementos de protección.
1.2.8
Confiabilidad
El
CONTRATISTA deberá proporcionar una fuente de abastecimiento de energía eléctrica
alterna, que provea al sistema de bombeo de la energía necesaria para mantener el flujo
del proceso de tratamiento mínimo requerido, el sistema contra incendios, desinfección
del efluente y para otras funciones críticas o necesarias, indicadas en el Capítulo I -
5. La fuente de energía de reserva, estará provista de transferencias automáticas.
1.2.9
Lubricación
de las Bombas
La
lubricación de los equipos de bombeo verticales será con aceite, en un recipiente de
almacenamiento alojado en el cabezal de la bomba. Para el caso de las bombas lubricadas
por agua, se deberán considerar cajas de sellos lubricadas por el mismo líquido, libre
de cualquier sólido que pueda dañar el sello. Las tuberías de lubricación deberán
estar provistas de válvulas solenoides, para cerrar el paso del agua cuando el equipo
este parado y contarán también con un desvío. Las bombas para lodos o aguas residuales,
estarán provistas con sello de grasa.
1.2.10
Rodamientos
Los
rodamientos tendrán un rango de vida según la AFBMA L10, de cuando menos
40,000 horas en condiciones normales de operación. Los rodamientos deberán ser
lubricados por aceite o grasa. Los rodamientos que son lubricados por aceite deben tener
un contenedor con dispositivo de vidrio transparente para verificar su nivel.
1.2.11
Tuberías
y Válvulas
Toda
la tubería de succión y de descarga deberá ser de tamaño tal, que las velocidades
máximas no excedan de 1.5 m/s y de 2.4 m/s, respectivamente. No deberán utilizarse
líneas de menos de 100mm de diámetro para aguas residuales crudas.
Se
deberán instalar válvulas de seccionamiento de paso completo y asiento resilente en los
lados de succión y descarga de cada bomba horizontal, para permitir el desmantelamiento y
mantenimiento de las unidades individuales de bombeo, sin interferir con el resto de la
instalación. Para el caso de bombas verticales se requiere la instalación de válvulas
del mismo tipo en la descarga.
Todos
los equipos de bombeo deberán contar con válvulas de no retroceso en la descarga de los
mismos.
1.2.12
Vórtice
El
requerimiento antivórtice utilizado para el diseño de los cárcamos de bombeo serán
aquellos que los estándares y normas del HIS y de la BHRA recomienden,
y sea avalado por el fabricante del equipo de bombeo, por lo que será responsabilidad del
CONTRATISTA el buen funcionamiento de dichos equipos.
1.2.13
Sumergencia
La
sumergencia mínima de las bombas será aquella que indique el HIS y ratifique el
fabricante. El equipo de bombeo deberá trabajar libre de cavitación, formación de
vórtices, o cualquier otro fenómeno inherente a la falta de la sumergencia antivórtice.
1.2.14
Cárcamo
de bombeo
El
cárcamo de bombeo será diseñado de acuerdo a las recomendaciones del HIS, y en caso de
no estar probado este diseño, se requerirá un modelo para avalar su buen funcionamiento.
Este
numeral cubre los criterios de diseño que deberán utilizarse para el proyecto,
suministro e instalación del equipamiento electromecánico de toda la PTAR.
1.3.1
Códigos
y normas
El
diseño y las especificaciones, deberán cumplir con los códigos y normas de la industria
vigentes que se enuncian en el capitulo I-2.
1.3.2
Condiciones
del Diseño
1.3.2.1
Condiciones
Ambientales
Todos
los componentes inherentes al equipamiento de la PTAR en general, deberán diseñarse para
soportar las condiciones climatológicas especificadas en el capitulo I-12.
1.3.2.2
Equipamiento
en general
A
continuación se presentan como ejemplo y de manera no limitativa los criterios de diseño
para algunos equipos electromecánicos; el CONTRATISTA deberá seguir, para equipos no
específicamente enunciados, normas de diseño estándares y de acuerdo con las normativas
aplicables.
Todos
los equipos electromecánicos deben cumplir en general con la NOM-011-STPS-2001 y
específicamente con las normas de protección de ruido.
Este
numeral cubre los criterios de diseño que deberán utilizarse para diseñar el sistema de
emergencia que se requiera en este Proyecto. El sistema de emergencia deberá instalarse
en los sistemas y procesos que requieran mantenerse en operación, de acuerdo con el
Capitulo I-5 y el Capitulo I-9.
1.4.1
Códigos
y Normas de Diseño
El
diseño y las especificaciones del sistema de emergencia, deberá cumplir con los códigos
y normas aplicables y que se enuncian en el capitulo I-2.
Todos
los elementos eléctricos y mecánicos, incluyendo el equipo, tubería y sus soportes,
deberán diseñarse para soportar eventos sísmicos de acuerdo con las recomendaciones
establecidas en la sección C, "Estructuras, Criterios de Diseño", Apartado
C.1.3., "Diseño por Sismo", del "Manual de Diseño de Obras Civiles de la
Comisión Federal de Electricidad".
1.4.2
Condiciones
del Diseño
1.4.2.1
Condiciones
Ambientales
Todos
los equipos y dispositivos inherentes al diseño del sistema de emergencia que se
instalarán en la PTAR, deberán diseñarse para soportar las condiciones de temperatura,
ambiente corrosivo y humedad especificadas en el Capítulo I - 12.
1.4.2.2
Sistema
de Emergencia.
El
diseño del sistema de emergencia y del equipo asociado, deberá estar conforme a los
siguientes criterios:
Se
deberá efectuar un análisis técnico económico, que avale la capacidad, el número de
equipos, la sincronía para el trabajo en paralelo, el arreglo de conjunto que permita
flexibilidad en la operación, etc., del sistema de
emergencia que se instalará en la PTAR. Dicho análisis es parte de la proposición por
lo que deberá incluirse en al Apéndice 4.
El
sistema de emergencia deberá ser constituido mediante unidades integrales, montadas sobre
viguetas de acero estructural.
El
sistema de emergencia podrá localizarse a la intemperie, para lo cual deberá incluir
tableros eléctricos a prueba de intemperie.
El
sistema de emergencia deberá estar provisto de atenuadores de ruido.
La
localización del equipo y la atenuación de ruido deben cumplir con las normas vigentes
que fijan los niveles de ruido.
El
sistema de emergencia deberá diseñarse para las condiciones de "arranque
imprevisto" y deberán arrancar automáticamente y conectarse a las cargas cuando se
inicien, desde un interruptor de transferencia automática, permitiéndose una caída
máxima en el generador de un 20 % y si se cuenta con variador de frecuencia, la máxima
caída de voltaje no será mayor a un 15%.
El
sistema de emergencia deberá diseñarse para
mantener las cargas, durante una falla de voltaje o una interrupción de energía con una
duración establecida en el Apéndice 2, Capitulo I-9
y de acuerdo a las condiciones requeridas por la carga eléctrica y también
a las condiciones ambientales especificadas. Su capacidad será seleccionada para poder
arrancar la carga máxima para cumplir con el tratamiento requerido bajo estado de
emergencia descrito en el Apéndice 2, Capitulo I - 5. Se debe determinar una secuencia
que fije el arranque de las cargas críticas.
Si
el sistema de emergencia utiliza motores de cuatro ciclos, estos deberán ser operados por
combustible diesel o gas natural, a una velocidad máxima de 1800 rpm y deberán ser entre
otros, enfriados por un intercambiador de calor, instalado en la unidad y con la capacidad
necesaria para el enfriamiento de la máquina o el sistema requerido por el sistema de
emergencia y todos los demás accesorios del motor necesarios para una operación adecuada
en todas las épocas del año.
La
selección de la potencia del motor deberá hacerse con base a que su servicio será
continuo.
El
sistema de enfriamiento, entre otros, deberá llenarse con una solución al 50 % de
etileno-glicol, teniendo el sistema la posibilidad de calentar el agua de enfriamiento
mediante un intercambiador de calor.
El
sistema de combustible de la unidad deberá incluir un grupo motor bomba más su reserva,
que deberá transferir el combustible desde su lugar de almacenamiento y retorno de la
parte no utilizada al mismo tanque de almacenamiento. En el caso de tener ganancia de
calor de la zona de inyectores, se deberá proveer al motor de un sistema de enfriamiento
de combustible.
El
sistema de escape de la unidad, podrá ser entre otros, un silenciador de acero inoxidable
y tubería de escape del mismo material. El silenciador deberá estar localizado en la
parte superior del espacio cerrado o de la estructura propia de la unidad y deberá ser
adecuado para abatir el ruido en el caso más critico, y deberá tener la capacidad
necesaria de tal manera que la contrapresión a la capacidad de diseño no exceda de la
mitad de la contrapresión máxima, permitida por el fabricante.
El
sistema de emergencia deberá contar con un sistema de arranque, que entre otros podrá
incluir motores de arranque, baterías y cargador de baterías, todos localizados dentro
de un espacio cerrado. El sistema de arranque y baterías deberá dimensionarse para
soportar los intentos necesarios a intervalos de 15 segundos hasta lograr el arranque del
motor de la planta de emergencia.
Para
el caso de las unidades paquete, en que el sistema de
emergencia sea instalado a la intemperie, este y sus accesorios deberán ser alojados en
un gabinete fabricado a prueba de intemperie, montados sobre una base fabricada de acero
estructural diseñada y construida por el fabricante. Este contenedor deberá ser
fabricado de los materiales especificados por la normatividad vigente para cumplir con
requerimientos de protección ambiental y de ruido.
Los
tableros deberán tener puertas para el fácil acceso a la instrumentación así como de
la facilidad para el mantenimiento, además de contar con rejillas para ventilación,
accionadas mediante mecanismos para su apertura y cierre. El diseño del gabinete de la
planta de emergencia, deberá ser el adecuado para soportar el silenciador por su propio
peso y bajo las condiciones críticas de viento.
Los
tableros de control para el sistema de emergencia deberán incluir como mínimo, presión
de aceite del motor, temperatura del aceite, indicadores de temperatura de agua,
indicadores de paro por motivos de seguridad y luces indicadoras; por separado, por baja
presión del aceite del motor, alta temperatura del agua, sobre velocidad, alta
temperatura del aceite y por exceso de arranques, luz de alarma únicamente por
funcionamiento inadecuado del cargador de baterías, y en general los requerimientos de la
norma NFPA 111 nivel 1.
Cada
unidad del sistema de emergencia debe comunicarse con el sistema de instrumentación y
control de la PTAR y proveer el estado de operación y como mínimo una alarma de falla
del sistema o de cualquiera de sus componentes.
Este
numeral cubre los criterios de diseño que deberán utilizarse para la fabricación de los
tanques de almacenamiento de combustible relacionados con este Proyecto. Deberán
proporcionarse tanques de almacenamiento de combustible cuando se requieran, para el
suministro de combustible al sistema de emergencia para mantener el tratamiento necesario
descrito en el Apéndice 2, Capitulo I-5 y por la duración descrita en el Capitulo I-9.
1.5.1
Códigos
y Normas.
El
diseño y la especificación de todos los tanques de almacenamiento de combustible
deberán estar de conformidad con los códigos y normas de la industria aplicables y que
se indican en el Apéndice 2, Capitulo 1-2.
En
los casos en que exista controversia, contraposición y/o conflicto entre las leyes,
normas, reglamentos, códigos, manuales y bibliografía de diseño; prevalecerá la más
estricta.
Las
normas y códigos de la industria utilizados para el diseño, fabricación y
construcción, deberán incluir todos los apéndices que se encuentren en vigor.
1.5.2
Condiciones
del Diseño
1.5.2.1
Condiciones
Ambientales
Todos
los equipos y dispositivos inherentes al diseño de los tanques de almacenamiento de
combustible para el sistema de emergencia que se instalarán en la PTAR, deben diseñarse
para soportar las condiciones de temperatura y humedad especificadas en el Apéndice 2,
Capítulo I-12.
1.5.2.2
Sistema
de Combustible.
El
diseño de los tanques de almacenamiento de combustible y del equipo asociado, deberá
estar conforme a los siguientes criterios:
Los
tanques de almacenamiento superficiales deberán ser de acero al carbón para
almacenamiento sobre la superficie de combustible diesel tipo 2. Los tanques deberán ser
cilindros horizontales extremos planos y asientos de apoyo.
Los
tanques de almacenamiento de combustible deberán ser de construcción soldada total y
tener el tamaño adecuado para proporcionar una carga completa para una operación
continua de mínimo 48 horas de los sistemas de emergencia.
Todas
las conexiones deberán cumplir con los códigos establecidos en las normas de referencia.
Los
tanques deben cumplir con los requerimientos vigentes, normas y regulaciones para el
control y monitoreo de escapes de combustible.
Este
numeral cubre los criterios y requisitos mínimos de diseño que deberán usarse para la
selección, diseño, instalación y equipamiento de los sistemas de almacenamiento y
distribución de combustibles de la PTAR.
1.6.1
Códigos y Normas
El
diseño y las especificaciones deberán cumplir con los códigos y normas de la industria
vigentes.
En los
casos en que exista controversia, contraposición y/o conflicto entre las leyes, normas,
códigos y manuales; prevalecerá la más estricta.
Las normas
y códigos de la industria utilizados para el diseño, fabricación y construcción de los
sistemas de almacenamiento y distribución de combustibles, deberán incluir todos los
apéndices que se encuentren en vigor.
1.6.2
Condiciones
de diseño
1.6.2.1
Condiciones
Ambientales
Todos
los equipos y materiales inherentes al diseño de los sistemas de almacenamiento y
distribución de combustibles en la PTAR, deberán diseñarse para soportar las
condiciones climatológicas temperatura, humedad, etc., especificadas en el Capítulo
I-12.
1.6.2.2
Sistemas
de Combustibles
Los
tanques de almacenamiento de combustible diesel o gas natural que se utilizarán para la
alimentación de las unidades de emergencia de la PTAR, deberán diseñarse de acero al
carbón con su protección anticorrosiva correspondiente y de forma cilíndrica vertical,
cilíndrica horizontal o esférica, con las estructuras de apoyo correspondientes,
recomendadas por la normatividad vigente.
Los
sistemas de distribución, líneas de conducción, conexiones, válvulas, equipos de
bombeo deberán cumplir con las normas códigos y reglamentos de referencia.
Los
tanques deben cumplir con los requerimientos vigentes, normas y regulaciones para el
control y monitoreo de escapes de combustible.
El
área de almacenamiento de los combustibles por tratarse de materiales peligrosos, deberá
localizarse aislada, segura y con ventilación adecuada.
En
caso de que se requiera, debido a que la desinfección del agua tratada se proponga con
gas cloro, se deberá proporcionar un lavador de gas cloro, de acuerdo a la Uniform Fire
Code (UFC) artículo 80. Este numeral cubre los criterios de diseño que deben utilizarse
para el lavador de cloro.
1.7.1
Códigos
y Normas
El
diseño y especificación de todos los componentes del lavador de cloro deberán
realizarse de acuerdo con los códigos mexicanos y locales para el tratamiento de gas
cloro, así como los de la Occupational Safety and Health Administration (OSHA)
1.7.2
Condiciones
del Diseño
1.7.2.1
Lavador
En
caso de que se utilicen instalaciones de cloración con gas cloro en la desinfección del
agua tratada, deberá proporcionarse un sistema de lavado de cloro. El sistema de lavado
de cloro, deberá diseñarse para neutralizar los contenidos totales del cilindro de gas
cloro más grande que se ubique en las áreas de almacenamiento. Este sistema de lavado
deberá limpiar todo el gas cloro liberado en los cuartos de cloro o de cualquier salida
de cloro. La emisión máxima de cloro deberá ser de 5 partes por millón y el
CONTRATISTA deberá especificar bajo que códigos realizará su diseño, el cual deberá
ser autorizado por la CONAGUA. El sistema deberá estar
diseñado para su operación manual y automática.
1.7.2.2
Tubería
La
tubería para gas cloro deberá ser de plástico reforzado con fibra de vidrio con una
resina de éster de vinilo. Todos los accesorios y empaques, deberán ser para el manejo
de gas cloro y de acuerdo a las presiones de trabajo a manejar.
La
tubería de recirculación de la descarga deberá ser de acero negro, o tubería de
plástico con refuerzo.
Todas
las líneas de conducción del gas cloro, deberán diseñarse con estricto apego a la
normatividad vigente para este tipo de instalaciones.
1.7.2.3
Equipo
de Seguridad
Deberá
proporcionarse una regadera de emergencia y equipo para lavado de ojos en el cuarto del
lavador de cloro. La regadera y equipo para lavado de ojos deberán estar accesibles al
lavador de cloro.
Deberá
proporcionarse cualquier otro equipo de seguridad de acuerdo a las normas que se utilicen
para el diseño del lavador de cloro, el cual deberá ser presentado a la CONAGUA.
El
sistema de control del lavador de cloro debe comunicarse con el sistema de
instrumentación y control de la PTAR y proveer el estado de operación y como mínimo una
alarma de falla del sistema o de cualquiera de sus componentes.
Este
numeral cubre los criterios de diseño que deberán utilizarse para el proyecto,
suministro e instalación de los sistemas de dosificación de reactivos químicos
requeridos en los procesos de la PTAR.
1.8.1
Códigos
y normas
El
diseño y las especificaciones, deberán cumplir con los códigos y normas de la industria
vigentes que se enuncian en el Capitulo I-2.
1.8.2
Condiciones
del Diseño
1.8.2.1
Condiciones
Ambientales
Todos
los componentes inherentes al diseño de los sistemas de dosificación de químicos de la
PTAR, deberán diseñarse para soportar las condiciones climatológicas especificadas en
el Capitulo I-12.
1.8.2.2
Sistemas
de dosificación de químicos
Todos los componentes que integren los sistemas de
dosificación de químicos, equipo de bombeo y dosificación, materiales, tanques,
tuberías conexiones, válvulas, etc., requeridos, deberán ser de las características
que cumplan con la normatividad o los que el CONTRATISTA proponga con la correspondiente
autorización por parte de la CONAGUA.
Los
sistemas deben contar con implementos que garanticen la protección y el adecuado manejo
de los químicos por parte de los operarios. Tales medidas deben cumplir como mínimo con
los requerimientos de protección establecidos en normas y códigos vigentes.
1.8.2.3
Almacenamiento
y manejo de sustancias químicas para la dosificación.
El
almacenamiento de las sustancias químicas para los sistemas de dosificación deberá
realizarse con estricto apego a la normatividad vigente y además que garantice la
operación de la PTAR en óptimas condiciones. Las cantidades químicas almacenadas
deberán ser las apropiadas para mantener la operación continua de la planta en cualquier
condición de tratamiento e incluso en condiciones de emergencia.
Los
sistemas de almacenamiento de químicos deberán contar con un sistema apropiado de
llenado, monitoreo de niveles y cantidades almacenadas y dosificadas y de alarmas que
prevengan derrames o escapes.
La
localización y protección a la intemperie de los sistemas de almacenamiento y
dosificación de químicos deberá ser determinada por El CONTRATISTA teniendo en cuenta
las distancias al punto de aplicación, el tipo y concentración del químico, los
sistemas y cantidades de suministro y transporte por el fabricante del químico, entre
otros.
La
selección de materiales y equipos para el almacenamiento y dosificación para cada
químico es responsabilidad del CONTRATISTA.
1.8.2.4
Dosificación,
Instrumentación y Control
Los
sistemas de dosificación de químicos, deberán contar con los sistemas de
instrumentación y control para el monitoreo y control automático y manual. Las bombas y
en general el equipo de dosificación deberán comunicarse con el sistema general de
instrumentación y control de la planta y responder a comandos establecidos en los
algoritmos de control.
En
este Capítulo, desde los numerales 1.9 hasta el 1.29, se cubren los criterios que
deberán utilizarse para el diseño de tuberías rígidas y flexibles y para la selección
de las válvulas de la PTAR Atotonilco.
A
excepción de que se indique lo contrario, todos los criterios de diseño, selección de
materiales, mano de obra, instalación, almacenamiento, manejo y equipos que se proponga
utilizar en el diseño e instalación de tuberías y válvulas, deben cumplir con las
Leyes Normas y Reglamentos aplicables a
nivel Federal, Estatal o Municipal ,
y con los requisitos que establecen las normas, códigos, manuales y bibliografía de
diseño que se presenta en el Capitulo I-2, lo mismo que los manuales de instalación
publicados por el fabricante del material y equipo.
En
los casos en que exista controversia, contraposición y/o conflicto entre las leyes,
normas, reglamentos, códigos, manuales y bibliografía de diseño; prevalecerá la más
estricta.
El
CONTRATISTA tiene la responsabilidad del buen
funcionamiento y garantías de las tuberías y
válvulas instaladas en la PTAR.
Las
normas y códigos de la industria utilizados para el diseño, fabricación y
construcción, deberán incluir todos los apéndices que se encuentren en vigor.
1.11.1
Un
catálogo de cargas de diseño deberá ser desarrollado por el CONTRATISTA y entregado a
la CONAGUA para su revisión, de acuerdo con el Capítulo de Remisiones. El catálogo
deberá contener como mínimo la siguiente información:
Cargas
Simultáneas
Carga
Externa en Campo Presión Interna
Tubo
N
por Metro Lineal
kPa
Diámetro
(mm) Clase Cond. A Cond. B Cond. C
Cond. A Cond.
B Cond. C
1.11.2
Cargas
Externas de Campo
a.
La Condición A, es la carga máxima externa del suelo.
b.
La condición B, es la carga máxima externa del suelo, más las cargas vivas.
c.
La Condición C, es igual a la Condición A, carga máxima externa del suelo.
1.11.3
Presión
Interna
a.
La Condición A es la presión de trabajo interna.
b.
La Condición B es igual a la Condición A, presión de trabajo interna.
c.
La Condición C, es la presión de trabajo interna más una tolerancia.
1.11.4
Determinación
de las Cargas del Suelo. Las cargas del suelo deberán calcularse utilizando los
siguientes criterios:
a.
Uso de la ecuación de Marston para la condición de la zanja.
b.
El ancho de la zanja utilizada, deberá ser la anchura de transición.
c.
El relleno mínimo sobre la parte superior de la tubería deberá ser de un (1) metro.
d.
El peso unitario del suelo, debe ser según se determine por los estudios de geotecnia,
pero no deberá ser menor de 1925 kilogramos por metro cúbico.
e.
Las cargas de campo pueden obtenerse de las Normas publicadas por la American Concrete
Pipe Association y ajustándolas a los valores obtenidos del peso unitario del suelo, para
el diseño.
1.11.5
Determinación
de las Cargas Vivas. Las cargas vivas deberán determinarse utilizando el
procedimiento que se menciona en el “Manual e Informes sobre Prácticas de
Ingeniería No. 60”: de la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles. Se deberán
considerar los siguientes criterios en los cálculos:
a.
Las cargas se deberán obtener de AASHTO H-20 a menos que cargas más pequeñas sean
justificadas por el CONTRATISTA.
b.
El pavimento deberá ser flexible.
c.
Los cálculos deberán ser para el paso de dos camiones y la carga por rodada de 7250
kilogramos, a menos que se justifiquen cargas menores por el CONTRATISTA.
d.
El factor de impacto será de 1.5 para rellenos con profundidad hasta de 3.0 metros y de
1.0 para rellenos con profundidad mayor de 3.0 metros.
1.11.6
Presiones
Internas.
Las presiones internas de diseño deberán ser como sigue:
a.
La presión interna de trabajo deberá ser igual a la presión de descarga de las bombas
seleccionadas para el sistema.
b.
La presión de trabajo más la presión por fenómenos transitorios (Condición C
anterior) que deberá ser de 1.5 veces la presión de trabajo, a menos que el análisis de
transitorios indique que debe ser mayor.
c.
El esfuerzo de compresión residual mínimo en el núcleo de la tubería, deberá ser de
4140 kPa.
1.11.7
Clase
de Tubería.
La clase de tubería deberá ser seleccionada para cada diferente condición de carga y
para cada diámetro de tubo; deberá identificarse con nomenclatura apropiada o números
romanos y no por cifras basadas en las presiones internas de trabajo.
La
clase de tubería se determinará por cambios en la carga externa y puede cambiar a medida
que se incremente la carga externa, utilizando incrementos mínimos de un (1) metro en el
espesor del relleno, sobre la parte superior de la tubería.
Todas
las clases de tubería deberán mostrarse claramente en el catálogo de tuberías y cada
una deberá estar identificada clara y convenientemente con etiquetas y con su clase y
tipo.
1.12.1
El
CONTRATISTA deberá desarrollar y entregar un catálogo de cargas de diseño a la CONAGUA
para su revisión, de acuerdo al Capitulo de Remisiones, que deberá contener como mínimo
la siguiente información:
Cargas
Simultáneas
Carga
Externa en Campo Presión Interna
Tubo
N
por Metro Lineal
kPa
Diámetro
(mm) Clase
Cond.
B Cond.
C
Cond.
B Cond.
C
1.12.2
Carga
Externa de Campo
a.
La condición B es una combinación de la carga externa del suelo y la carga viva.
b.
La condición C es la carga externa del suelo.
1.12.3
Presión Interna
a.
La condición B es la presión de trabajo interna, sin tolerancia por fenómenos
transitorios.
b.
La condición C es la presión de trabajo interna, más tolerancia por fenómenos
transitorios.
1.12.4
Determinación
de las Cargas del Suelo. Las cargas del suelo deberán calcularse utilizando los
siguientes criterios:
a.
La ecuación de Marston para la condición de zanja.
b.
El ancho de la zanja utilizada deberá ser la anchura de transición.
c.
La cobertura mínima sobre la parte superior de la tubería deberá ser de un (1) metro.
d.
El peso unitario del suelo, deberá determinarse por las investigaciones geotécnicas,
pero no será menor de 1925 kilogramos por metro cúbico.
e.
Las cargas de campo pueden obtenerse de las Normas publicadas por la American Concrete
Pipe Association y ajustándolas a los valores obtenidos del peso unitario del suelo, para
el diseño.
1.12.5
Determinación
de las Cargas Vivas. Las cargas vivas deberán calcularse utilizando el procedimiento que
se menciona en el "Manual e Informes sobre Prácticas de Ingeniería No. 60" de
la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles. Se deberán considerar los siguientes
criterios en los cálculos:
a.
Las cargas deberán ser obtenidas de AASHTO H-20 a menos que cargas más pequeñas sean
justificadas por el CONTRATISTA y se emita la No Objeción por parte de la CONAGUA.
b.
El pavimento deberá ser flexible.
c.
Los cálculos deberán ser para el paso de dos (2) camiones y la carga de la rodada de 7250
kilogramos a menos que se justifiquen cargas menores por el CONTRATISTA.
d.
El factor de impacto será de 1.5 para rellenos con profundidad hasta de 3.0 metros y de
1.0 para rellenos con profundidad mayor de 3.0 metros.
1.12.6
Presiones
Internas. La presión interna será determinada calculando la carga máxima del líquido
que podrá ocurrir en la tubería que se esté diseñando. La presión de trabajo más la
tolerancia por presión transitoria (Condición C anterior) deberá ser de 1.5 veces la
presión de trabajo.
1.12.7
Clase
de Tubería. La clase de la tubería deberá ser seleccionada para cada condición de
carga diferente y para cada diámetro de tubería, y deberá identificarse con
nomenclatura apropiada o números romanos y no por cifras que se basen en las presiones
internas de trabajo.
La
clase de tubería se determinará por los cambios en la carga externa y puede variar a
medida que se incremente la carga externa utilizando incrementos mínimos de un (1) metro
en el espesor del relleno, sobre la parte superior de la tubería.
Todas
las clases de tubería deberán mostrarse claramente en el catálogo de tuberías y cada
una deberá estar identificada claramente con etiquetas con su designación de clase.
1.12.8
Espesor
de la pared de la tubería. El espesor mínimo de la pared de la tubería deberá ser
Pared B según se especifica en ASTM C76M o el espesor que resulte del cálculo con la
presión de trabajo más la presión transitoria, el que cumpla con la presión más
crítica.
1.13.1
El
CONTRATISTA deberá desarrollar y entregar para revisión a la CONAGUA un catálogo de
cargas de diseño de acuerdo al Capítulo de Remisiones, que deberá contener como mínimo
la siguiente información:
Diámetro
de
Espesor
de
Carga D (grieta de 0.3
mm)
La
Tubería Servicio Clase pared
(mm)
(Carga
D)
(mm) (N
por metro lineal por mm. de diámetro)
1.13.2
Aplicación.
Se deberá proporcionar una relación de las aplicaciones de la tubería.
1.13.3
Clase.
Se deberá dar una designación de clase a la tubería, la cual será determinada por los
cálculos respecto a la Carga D para una grieta de 0.3 mm.
La
clase mínima de tubería deberá ser D-65.0 la cual es Clase III de conformidad con ASTM
C76M.
La
clase de tubería se determinará por los cambios en la carga externa y puede variar a
medida que se incremente la carga externa utilizando incrementos mínimos de un (1) metro
en el espesor del relleno, sobre la parte superior de la tubería.
Todas
las clases de tubería deberán mostrarse claramente en el catálogo de tuberías y cada
una deberá estar identificada claramente con etiquetas con su designación de clase.
Si
la tubería se suministra conforme a ASTM C76M, se podrán proporcionar clases intermedias
según lo permite esta norma ASTM C76M, dichas clases deberán identificarse respecto a su
Carga D (0.3 mm), por ejemplo D-85; D-110.
1.13.4
Espesor
de la pared. El espesor mínimo de la pared deberá ser Pared B de conformidad con ASTM
C76M. El espesor de pared puede incrementarse para lograr un balance económico de acero
de refuerzo y concreto o para lograr los tres márgenes de resistencia que se requieren.
1.13.5
Carga
D (Grieta de 0.3 mm). Esta será la carga en N por metro lineal por mm. de diámetro, como
se calculó conforme a estos criterios de diseño.
1.13.6
Determinación
de la Carga del Suelo. Las cargas del suelo deberán calcularse utilizando los siguientes
criterios:
a.
La ecuación de Marston para la condición de zanja.
b.
El ancho de la zanja utilizada deberá ser la anchura de transición.
c.
El relleno mínimo sobre la parte superior de la tubería deberá ser de un (1) metro.
d.
El peso unitario de suelo deberá determinarse por las investigaciones geotécnicas, pero
no debe ser menor de 1925 kilogramos por metro cúbico.
e.
Las cargas de campo pueden obtenerse de las Normas publicadas por la American Concrete
Pipe Association y ajustándolas a los valores obtenidos del peso unitario del suelo, para
el diseño.
1.13.7
Determinación
de las Cargas Vivas. Las cargas vivas deberán calcularse utilizando el procedimiento que
se menciona en el "Manual e Informes sobre Prácticas de Ingeniería No. 60" de
la Sociedad Americana de Ingenieros Civiles. Se deberán considerar los siguientes
criterios en los cálculos:
a.
Las cargas deberán ser obtenidas de AASHTO H-20 a menos que cargas más pequeñas sean
justificadas por el CONTRATISTA.
b.
El pavimento deberá ser flexible.
c.
Los cálculos deberán ser para el paso de dos (2) camiones y la carga de la rodada de 7250
kilogramos, a menos que se justifiquen cargas menores por el CONTRATISTA.
d.
El factor de impacto será de 1.5 para rellenos con profundidad hasta de 3.0 metros y de
1.0 para rellenos con profundidad mayor de 3.0 metros.
1.13.8
Cálculo
de la Carga D (0.3 mm). La carga D requerida para producir una grieta de 0.3 mm deberá
calcularse con la fórmula siguiente:
F.L.
X 1.1
Carga
D = --------------
B.F.
X D
Donde:
F.L.
= Carga de campo que es la suma de la carga del suelo y la carga viva, en kilogramos por
metro.
B.F.
= Factor del relleno que será de 1.5.
D = Diámetro de la tubería en mm.
La
carga del suelo y las cargas vivas serán determinadas como se especifica en este
documento.
1.14.1
El
CONTRATISTA deberá desarrollar y entregar para revisión un catálogo de las clases de
espesor de tubería de fierro fundido de acuerdo con el Capítulo de Remisiones. El
catálogo deberá contener como mínimo la siguiente información:
Diámetro
Nominal (ANSI) (mm)
Espesor
(mm)
Ejemplo 75 y 100
1.14.2
Generalidades.
El diámetro y espesor para tuberías de fierro dúctil enterradas deberá cumplir con la
norma ANSI/AWWA C 150/A 21.50 y las modificaciones y suplementos mencionados
correspondientes.
1.14.3
Ancho
Máximo de la Zanja. La tubería de fierro dúctil deberá diseñarse como tubería
flexible. Los cálculos de las cargas de suelo deberán basarse en el peso del prisma de
suelo sobre la tubería.
1.14.4
Deflexión.
La fórmula ANSI para deflexión deberá modificarse para incluir un factor de deflexión
retardada, para justificar el incremento de la deflexión retardada a largo plazo, debido
a la consolidación de los materiales de la cama y del suelo adyacente a la tubería. Para
calcular la deflexión de la tubería, deberá utilizarse un factor de deflexión
retardada de 1.25.
1.14.5
Cargas
de Camión. Todas las cargas de camión serán basadas en AASHTO H-20 en un camión con
una carga de rodada sencilla de 7,300 kilos y un factor de impacto de 1.5 en todas las
profundidades, a menos que se justifiquen cargas menores por el CONTRATISTA.
1.14.6
Peso
Unitario del Suelo. El peso unitario del suelo será determinado por investigaciones
geotécnicas, pero no será menor de 1925 kilogramos por metro cúbico.
1.14.7
Presión
Interna. La presión interna de diseño será la presión máxima del transitorio
calculado o bien 1.5 veces la presión de trabajo, la que resulte mayor.
1.15.1
Generalidades.
El diseño de tuberías de acero deberá cumplir con las normas AWWA (MANUAL M11) en su
última versión.
Los
diámetros que se seleccionen serán los comerciales y que se consignan en la norma AWWA
C208.
1.15.2
El
CONTRATISTA deberá desarrollar y entregar para revisión de la CONAGUA, un catálogo de
espesores de tubería de acuerdo con el Capítulo de Remisiones, que como mínimo deberá
contener la siguiente información:
Diámetro
Espesor
Presión
Presión
Designación
Tubería
Servicio
Mínimo
Trabajo Prueba
y Grado del
Paredes
en
Taller Material
ASTM
(mm)
(mm)
(kPa)
(kPa)
1.15.3
Espesor
Mínimo de las Paredes. El espesor de las paredes de la tubería será determinado
utilizando la fórmula siguiente:
PD
t = ---------
2S
Donde:
t = Espesor de la pared de la tubería en mm.
S = Esfuerzo admisible del material en kPa, el cual
no deberá exceder el 50 por ciento
de la
resistencia de la placa de acero a la presión de trabajo, o del 75 por ciento de
la resistencia
a la presión de prueba de taller.
P = Presión de trabajo de la tubería o presión
de prueba de taller, en kPa.
D = Diámetro exterior de la tubería, en mm, para
secciones rectas de tubería o el
diámetro
exterior mayor, para secciones telescópicas.
La
tubería de acero instalada en los siguientes sitios deberá de tener un espesor de pared
mínimo de 6 mm o una relación de diámetro de tubería a espesor de pared (D/t), que no
exceda de 165, la que sea mayor.
a.
Tubería expuesta en planta de tratamiento y en estación de bombeo.
b.
Tubería enterrada dentro de los límites de propiedad de la PTAR y de la estación de
bombeo.
c.
Tubería enterrada en áreas en las que una construcción futura pudiera dejarla al
descubierto.
La
tubería de acero en otros sitios incluso los ductos enterrados a través del campo, en
áreas donde no existan construcciones y en otras áreas que tengan un riesgo de
exposición bajo; deberán de tener un espesor de pared mínimo de 5mm o una relación D/t
mínima de 200, la que sea mayor.
1.15.4
Determinación
de las Cargas de Suelo. La tubería de acero deberá diseñarse como tubería flexible.
Las cargas de suelo serán calculadas utilizando los siguientes criterios:
a.
La ecuación de Marston para condición de zanja.
b.
La carga del relleno de la zanja deberá consistir de un prisma rectangular de suelo que
tenga un ancho igual al diámetro exterior de la tubería y una altura igual a la
profundidad del relleno final, sobre la parte superior de la tubería.
c.
El peso unitario del suelo deberá determinarse a partir del estudio de geotecnia, pero no
deberá ser menor de 1925 k/m3.
d.
El relleno mínimo por encima de la tubería deberá ser de un metro.
1.15.5
Determinación
de las Cargas Vivas. Las cargas vivas deberán calcularse utilizando el procedimiento que
se menciona en el Manual e Informes sobre Práctica de Ingeniería No. 60 de la Sociedad
Americana de Ingenieros Civiles. En los cálculos se deberán considerar los siguientes
criterios:
a.
Las cargas deberán ser obtenidas de AASHTO H-20 a menos que cargas menores sean
justificadas por el CONTRATISTA.
b.
El pavimento deberá ser flexible.
c.
Los cálculos serán para el paso de dos (2) camiones y la carga de las rodadas deberá
ser de 7250 kilogramos a menos que se justifiquen cargas menores por el CONTRATISTA.
d.
El factor de impacto será de 1.5 para rellenos con profundidad hasta de 3.0 metros y de
1.0 para rellenos con profundidad mayor de 3.0 metros.
1.15.6
Presión
Interna. Los esfuerzos circunferenciales deberán verificarse para cada diámetro y
sección de tubería, utilizando las máximas presiones internas de operación sostenida
esperada (presión de trabajo) y la presión de trabajo más la presión transitoria. La
tolerancia en los esfuerzos circunferenciales, no excederá el valor menor determinado de
acuerdo con lo siguiente:
1.
50 % de la resistencia del acero especificado bajo la presión de trabajo.
2.
75 % del esfuerzo del acero especificado por la suma de la presión de trabajo más la
presión transitoria.
1.15.7
Deflexión
Máxima. La deflexión neta máxima a largo plazo, resultante de la condición de carga
externa máxima, no deberá exceder de 3 % del diámetro para tubería con revestimiento
epóxico o del 5 % para tubería con revestimiento de mortero de cemento. La deflexión
máxima deberá calcularse utilizando la fórmula de deflexión Iowa modificada por
Watkins y Spangler.
Kr3
(We+WL/D1)
? x =D1 ---------------------
EI+0.061
E'r3
Donde:
?
x = Deflexión horizontal de la tubería en metros.
K = Constante de la cama de relleno, que depende del
ángulo subtendido por la cama de relleno de la tubería.
We
= Carga de suelo sobre la tubería, kilogramos por metro lineal.
WL
= Carga viva, kilogramos por metro lineal.
D1
= Factor de retardo de deflexión.
E = Módulo de elasticidad del material de la
tubería, kg./m2.
I = Momento de inercia de la pared de la tubería por
unidad de longitud m4/m.
1 metro x (ancho de la
pared)3
I
= -----------------------------------------
12
E'
= Módulo de reacción del suelo, kg./m2
r = Radio medio de la pared de la tubería, en
metros.
Deberán
utilizarse los siguientes valores en la fórmula Spangler.
Valores para la fórmula de Spangler.
D T K E1
1.25 120° 0.090
984 300
1.15.8
Temperatura
Interna. Todos
los empaques y elastómeros utilizados para el manejo de aire en tuberías a baja
presión, deberá ser diseñado para trabajar en forma continua a una temperatura de 150
°C o 1.25 veces la temperatura máxima del sistema, la que sea mayor.
1.15.9
Presión
de colapso.
La
tubería deberá calcularse para evitar fallas por colapso, de acuerdo a la siguiente
relación:
Pc
= 50 200 000 (t)3
(d)3
Donde:
t = Espesor de la pared de la tubería en mm.
d = Diámetro de la tubería al eje neutro en mm.
P = Presión de colapso, en psi.
1.16.1
Generalidades.
Las consideraciones de diseño relacionadas con las cargas impuestas en tubería de PVC
enterrada, la teoría de tubería flexible, el doblado longitudinal y la contracción y
expansión térmica deberán cumplir lo que establece el manual M-23 de la AWWA, en su
última versión y AWWA C900/905.
1.16.2
Peso
Unitario del Suelo. El peso unitario del suelo se determinará según el estudio de
geotecnia, pero no deberá ser menor de 1925 kilogramos por metro cúbico.
1.16.3
Presión
Interna. La presión interna de diseño deberá ser la presión transitoria máxima
calculada o bien 1.5 veces la presión de trabajo, la que resulte mayor.
1.16.4
Clase
de la Tubería. La clase de la tubería debe determinarse de acuerdo a las presiones
internas y externas. Como mínimo, cuando la tubería este enterrado por debajo de
edificaciones, lozas de concreto o vías, el DR no debe ser mayor a 14, el DR no debe ser
mayor a 18 en cualquiera de los otros casos.
1.17.1
Generalidades.
La tubería de barro vidriado deberá ser tubería de resistencia extra, de conformidad
con ASTM C700. La tubería de barro vidriado deberá diseñarse como un conducto rígido.
La determinación de las cargas del suelo y de las cargas vivas deberán ser de
conformidad con los criterios establecidos para la tubería de concreto para drenaje. Se
deberá utilizar un factor mínimo de relleno de 1.9 (clase B) para toda la tubería de
barro vidriado.
1.18.1
Generalidades.
Toda la tubería deberá de atracarse adecuadamente contra las fuerzas hidráulicas
máximas de empuje. La tubería se puede conformar como un elemento continuo con uniones
soldadas o con arneses, uniones con coples
y bridas o cualquier otro tipo de uniones, seleccionadas de acuerdo a las normas de
ingeniería vigentes, al material de la tubería y a las recomendaciones del fabricante de
la tubería. Para tuberías enterradas la longitud atracada aguas arriba y aguas abajo del
cambio de dirección debe determinarse considerando las presiones internas y externas del
sistema, el nivel freático y las condiciones del suelo atendiendo las recomendaciones del
geotecnista.
El uso de atraques de concreto no es permitido salvo la autorización de la CONAGUA.
La
determinación de los empujes, y su manejo por medio de atraques y/o de fricción del
suelo se puede hacer mediante las recomendaciones de las normas de Restricción de Empujes
para el Diseño de Tuberías de Fierro Dúctil, de la Asociación para la Investigación
de Acero dúctil del año 1990 y/o el Manual
de Diseño de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento de la CONAGUA,
para lo cual deberá tomarse el criterio más estricto.
1.18.2
Tipo
de Tubería y Diámetro de la Unión. Al calcular los empujes, deberá usarse en todos los
casos el diámetro exterior de la tubería. La tubería de concreto con juntas de hule y
acero, y la tubería de fierro dúctil con uniones mecánicas, tendrán los diámetros de
la unión significativamente más grandes que el diámetro interno de la tubería,
teniendo cuidado en usar el diámetro exterior de estos elementos.
1.18.3
Características
del Suelo. El anclaje contra empuje, deberá diseñarse utilizando las clasificaciones del
suelo y los parámetros identificados por el CONTRATISTA, de las perforaciones obtenidas
en el lugar del anclaje.
1.18.4
Nivel
de inundación. Los niveles de inundación que se presentan en el sitio, se deberán
investigar con valores históricos, para prever la posibilidad de que las tuberías queden
sumergidas en el agua. Si la inundación fuera posible, un sistema de anclaje adecuado
deberá diseñarse sobre la base de las solicitaciones de fuerzas más desfavorables
presentes.
Toda
la tubería enterrada será lastrada o anclada contra flotación, para todas las
condiciones críticas que se presenten del nivel del agua. Las condiciones mínimas
deberán considerar el nivel freático en la superficie de la zanja.
Todas
las tuberías conectadas debajo del nivel de terreno con estructuras de concreto, deberán
instalarse encofradas en concreto en toda la longitud que se presente debajo de la
estructura y en lo posible se debe extender al menos 2 metros por fuera de la proyección
de la estructura. El encofrado debe estar seguido como mínimo con dos uniones de
expansión flexibles para permitir asentamientos diferenciales potenciales. El encofrado
bajo edificaciones o estructuras debe coordinarse con el diseño estructural de las
mismas.
El
CONTRATISTA deberá llevar a cabo análisis de los fenómenos transitorios para todas las
tuberías de presión. Los sistemas de tuberías deberán diseñarse para proporcionar una
protección adecuada contra la presión debida a los fenómenos transitorios, de acuerdo
con el manual M-11 de la AWWA. En caso necesario deberán proveerse los dispositivos para
la atenuación de dichos fenómenos.
Todas
las tuberías de acero, deberán ser protegidas contra la corrosión, los procedimientos
tanto de limpieza, como espesores y tipo de pintura, será de acuerdo al Capítulo
correspondiente de la construcción de la PTAR. Deberá considerarse dentro del diseño de
la protección anticorrosiva, la utilización de la protección catódica.
Cuando
se considere necesario por el CONTRATISTA las tuberías deben contar con un revestimiento
interno para prevenir corrosión del material de la tubería.
Todas
las tuberías deberán ser probadas hidrostáticamente con una presión equivalente al 50%
arriba de la presión máxima de trabajo de las tuberías. Esta presión deberá ser
verificada para que no exceda la presión máxima de trabajo de las válvulas que se
encuentren en la línea. La duración de la prueba será la que se determine en las normas
de referencia. Estas pruebas se realizarán con equipo certificado y con los
procedimientos proporcionados por el CONTRATISTA y aprobados por la CONAGUA.
Todas
las soldaduras deberán ser radiografiadas al 100%, de acuerdo a la parte UW-11 del
código ASME sección VIII, división 1.
1.25.1
Todas
las conexiones bridadas y roscadas se realizaran de acuerdo a las recomendaciones de la
normas ANSI B16.1, ANSI B16.5. Todas las cuerdas se fabricarán de acuerdo a la norma ANSI
B 2.1
1.25.2
Para
el caso de bridas fabricadas, en taller, se deberán tener las dimensiones indicadas en
las normas de la AWWA C 207, de acuerdo a las presiones de trabajo que se presenten.
1.25.3
La
tornillería para todas las conexiones bridadas, será de acero ASTM A 449.
1.25.4
Para
el caso de los ambientes y manejo de líquidos corrosivos se requiere que esta
tornillería, bridas y tubería sea de acero inoxidable, adecuado para el producto a
manejar.
1.25.5
Las
piezas especiales (codos, Te´s, etc.) deberán ser fabricadas de acuerdo a las normas
AWWA C208, ANSI B16.1 y ANSI B16.5
1.25.6
Los
empaques para las conexiones bridadas serán de acuerdo a las normas AWWA C208, ANSI B16.1
y ANSI B16.5
Todas
las tuberías deberán estar sujetas por soportes diseñados para tal fin. Una vez
determinadas las rutas de las tuberías, se deberán diseñar todos sus soportes, para lo
cual se entregará un informe a la CONAGUA.
1.27.1
Generalidades.
Para seleccionar los materiales de tuberías de la PTAR de proceso y el diseño y la
fabricación deberán estar conforme a las aplicaciones de servicio y de los materiales
especificados en este documento. Cuando no se indique o cuando se indique más de un tipo
de tubería para una aplicación particular, el tipo de tubería que vaya a instalarse
será seleccionado por el CONTRATISTA, informando a la CONAGUA.
Las
presiones y esfuerzos a los que estará sometida la tubería, deberán calcularse por el
CONTRATISTA y deben corresponder con la presión máxima de trabajo, considerando todas
las cargas externas, la presión interna de trabajo y las presiones transitorias.
1.27.2
Tuberías
de Proceso (Alta y Baja Presión)
a.
Tubería de Acero de Conformidad con AWWA C-200.
Tubería
interior expuesta.
La
tubería interior deberá llevar uniones bridadas.
b.
Tubería de Fierro Fundido Dúctil de Conformidad con ANSI/AWWA C151/A 21.51.
Tubería
interior y exterior expuesta.
Tuberías
del proceso enterradas desde 100mm hasta 1600 mm.
Las
tuberías de fierro fundido enterradas, deberán llevar uniones mecánicas.
La
tubería interior y exterior deberá llevar uniones con bridas.
c.
Tubería Cilíndrica de Concreto Pre-esforzado de Conformidad con AWWA C-301.
Tuberías
del proceso enterradas con diámetro mayor de 600 mm.
d.
Tubería de Baja Presión de Concreto de Conformidad con AWWA C-302.
Tuberías
de proceso enterradas con diámetro mayor de 600 mm.
e.
Tubería de Presión de Cloruro de Polivinilo (PVC) de Conformidad con AWWA C900/C905.
Tuberías
de proceso enterradas.
1.27.3
Tubería
de Alcantarillado por Gravedad
a.
Tubería de Concreto para Alcantarillado de Conformidad con ASTM C76.
Tuberías
para alcantarillado por gravedad de 750 mm. de diámetro y mayores.
b.
Tuberías de Barro Vidriado Extrareforzada de Conformidad con ASTM C700.
Tuberías
de alcantarillado por gravedad menores de 750 mm. de diámetro.
c.
Tubería de Alcantarillado de Cloruro de Polivinilo de Conformidad con ASTM D3034, ASDR 35
y ASTM F679.
Tuberías
de alcantarillado por gravedad de 675 mm. de diámetro y menores.
d.
Tubería Compuesta de Alcantarillado de Conformidad con ASTM D2680.
Tuberías
de alcantarillado por gravedad de 375 mm. de diámetro y menores.
1.27.4
Tuberías
Diversas
a.
Tubería de Acero Galvanizado, de Conformidad con ASTM A53, ced. 40, Tipo E.
Todas
las tuberías de 125 mm y menores, para drenaje, residuos y venteo dentro de los
edificios, desagüe para equipo, redes de tubos, tuberías para suministro de aire
comprimido, para grasa para unidades de bombeo, en instalaciones exteriores expuestas.
b.
Tubería de Acero Negro de Conformidad con ASTM A53, ced. 80, tipo S.
Todas
las tuberías de 50 mm de diámetro y menores, gas cloro del suministro a la
alimentación, de la válvula de alivio de presión del evaporador de cloro. Suministro de
hidrocarburos, gasolina y diesel.
c. Tubería de Acero Negro de Conformidad con ASTM
A53, ced. 10/20, tipo S, grado B
Tuberías
de descarga de sopladores.
d.
Tuberías de Cobre de Conformidad con ASTM B43, peso estándar.
Tubería
de todos los calibres para agua fría, caliente, sellos de agua.
e.
Tubería de Cobre para Agua de Conformidad con ASTM B88, Tipo L.
Tuberías
de 50 mm y menores para agua fría. Suministro de aire comprimido para señales
neumáticas. Líneas de presión diferencial de los medidores de flujo a los transmisores
y conexiones flexibles para contenedor de cloro.
f.
Tubería de Cobre para Agua de Conformidad con ASTM B88, Tipo K.
Todas
las tuberías de 75mm y menores para suministro de agua fría, agua caliente y líneas de
presión diferencial de los medidores de flujo a los transmisores, tubería para sellos de
agua y tubería para suministro de aire comprimido, libre de aceite.
g.
Tubería de Cobre para Instrumentos de Conformidad con ASTM B280.
Todas
las tuberías de vacío para el laboratorio, tuberías para señales neumáticas y todas
las tuberías de 18mm y menores para aire comprimido, montadas en tableros.
h.
Tubería de PVC de Conformidad con ASTM D1785, Cédula 80.
Tubería
de gas cloro del alimentador al inyector, tubería para solución de cloro, para
soluciones de
productos
químicos y líneas de muestreo.
i.
Tubería de Acero Inoxidable de Conformidad con ASTM A312, Cédula 40S
Tipo
316 tubería de instrumentación de Canal Parshall a los Indicadores de Nivel y otros
procesos de la PTAR que así lo requiera. . En general tubería de instrumentación. Tipo
304 como alternativa para aire de baja presión (descarga de sopladores)
j.
Tubería de Acero Inoxidable de Conformidad con ASTM A269.
Tubería
para grasa para el equipo de remoción de arena, tubería de agua lubricante para el
equipo de remoción de arena y tubos para instrumentación del digestor de gas.
k.
Tubería de Fierro Fundido de Conformidad con ASTM A74.
Toda
la tubería de drenaje de 150 mm. y menores enterrada debajo de los pisos o en el
subsuelo.
l.
Tubería de Plástico Reforzado con Fibra de Vidrio de Conformidad con ASTM vigente.
Ductos
para el sistema de remoción de olores.
Generalidades.
La selección de las válvulas para los sistemas de tuberías de la PTAR de proceso será
conforme a las aplicaciones de servicio y tipos de válvulas indicados en este documento.
Cuando no se indique o cuando se indique más de un tipo de válvula a ser instalada para
una aplicación en particular, este el tipo será seleccionado por el CONTRATISTA,
informando a la CONAGUA para su aprobación.
Los
operadores de cada válvula deben ser diseñados de acuerdo al manejo que se requiere de
la válvula, su localización y el control
necesario de la misma. Deben considerarse operadores manuales, eléctricos y neumáticos.
En todos los casos se debe considerar una caja de engranajes en válvulas de tamaños
superiores a 250 mm. El posicionamiento de los operadores debe ser tal que su
mantenimiento y operación sea conveniente.
Las
conexiones de la válvula al sistema de tubería respectivo deben ser apropiadas y de
acuerdo a las presiones de operación y configuración del mismo.
La
selección de válvulas de control debe ser tal que no exista cavitación.
Los
sellos y asientos de cada válvula deben ser compatibles con el fluido y condiciones del
mismo.
1.28.1
Válvulas de Proceso.
Todas
las válvulas deberán ser seleccionadas por el CONTRATISTA para manejar la presión,
diámetro, tipo de líquido y temperatura de acuerdo a las normas ANSI/AWWA, en cuanto al
tipo de válvula, sus materiales y características.
En
general se recomienda su utilización de acuerdo a lo siguiente.
a.
Válvulas de seccionamiento, asiento resilente de conformidad con ANSI/AWWA C509.
Válvulas
para los sistemas de abastecimiento de agua potable y agua residual.
b.
Válvulas de Obturación Excéntrica de conformidad con las normas de calidad establecidas
por De Zurik, Milliken, Victaulic o Similar.
Todas
las válvulas para aplicaciones de servicio de agua residual sin tratar y lodos.
c.
Válvulas de bola de conformidad con ANSI/AWWA C507.
Todas
las válvulas para cierre, control de bombas y reguladoras en servicios de agua residual
sin tratar, lodos y agua potable y no potable.
d.
Válvula Check
De
conformidad con ANSI/AWWA C508, cuerpo de fierro, construcción horizontal tipo columpio.
Para
toda la tubería de descarga de las bombas de aguas residuales, lodos, y agua potable.
Otro tipo de válvulas check deben ser evaluadas de acuerdo a las
condiciones de operación y servicio.
e.
Válvulas de Mariposa de fierro fundido, flecha de acero inoxidable y construcción de
disco de bronce.
Todas
las válvulas para servicio de aire de baja presión, productos químicos y control de
olores, servicio de calefacción y agua caliente. Para servicio de aire a baja presión,
la válvula deberá soportar temperaturas de hasta 150 °C para trabajo continuo. Los
materiales para los servicios químicos deben ser compatibles con el fluido. También se
pueden usar válvulas de mariposa para agua residual tratada y agua potable.
f.
Válvulas de compuerta, de Acuerdo a AWWA C500.
Deberán
usarse sólo compuertas con interiores de bronce, para manejo de agua limpia. Aplicaciones
de seccionamiento en las estaciones de bombeo de aguas tratadas.
g.
Compuertas deslizantes planas, según, AWWA C501.
Aplicaciones
de servicio de cierre de aguas residuales y servicio de vertedores, estructuras de
desviación y estructuras de separación de flujos donde el cierre hermético no es
crítico.
h.
Válvulas de cuchilla, según, AWWA C560.
Aplicaciones
de servicio de cierre de aguas residuales y servicio de vertedores, estructuras de
desviación y estructuras de separación de flujos donde el cierre hermético no es
crítico.
i.
Válvulas de plástico de bola, check con bola o diafragma.
Como
alternativa para aplicaciones en sistemas de manejo de químicos.
j.
Válvulas lubricadas de obturación excéntrica
Para
sistemas de manejo de combustibles e hidrocarburos.
k.
Válvulas especiales.
Válvulas
de alivio de golpe de ariete, aliviadoras de presión, de admisión y expulsión de aire,
de seguridad, etc., todas estas válvulas deberán ser seleccionadas por el CONTRATISTA.
A.
El
CONTRATISTA entregará los cálculos realizados para el diseño de los equipos mecánicos,
incluyendo los de computadora, con la documentación que explique claramente la función
del programa utilizado, la nomenclatura y los signos convencionales empleados.
B.
El
CONTRATISTA deberá preparar y entregar planos completos que ilustren los arreglos
mecánicos en su conjunto. Los planos de diseño de detalle deberán incluir plantas,
perfiles, elevaciones, cortes transversales y longitudinales, detalles, apéndices y notas
que permitan observar todos los puntos necesarios para ser revisados por la CONAGUA y
satisfacer los requisitos del diseño de procesos.
C.
Los
planos a entregar por parte de el CONTRATISTA se enuncian a continuación, sin que esta
lista sea limitativa:
·
Arreglo de conjunto
·
Planta de bombeo de AGUA
CRUDA
·
Pretratamiento
·
Sedimentación primaria,
en su caso
·
Sistemas de sopladores
·
Sistema de aireación
difusa
·
Sistema de
recirculación de lodo
·
Sistemas de compresores
·
Sistema de espesamiento
de lodos
·
Sistema de digestión
anaerobia de lodos
·
Sistema de desaguado de
lodos
·
Desinfección /
Cloración del AGUA TRATADA
·
Sistema de control de
olor
·
Sistema de químicos
D.
El
CONTRATISTA entregará un informe con el diseño y selección de los equipos mecánicos
que incluya lo siguiente, sin ser limitativo:
·
Parámetros principales
de diseño
·
Criterios Generales de
diseño.
·
Memoria de cálculo del
diseño de cada uno de los equipos mecánicos de la PTAR.
·
Arreglo general de cada
instalación mecánica. Con base en los planos arquitectónicos del predio en donde se
construirá la PTAR, se presentará el diseño mecánico de cada instalación que así se
requiera, en el que se indiquen los equipos, dimensiones, características generales,
tuberías de interconexión, etc.
E.
El
CONTRATISTA entregará
a la CONAGUA, los planos, especificaciones de tuberías, válvulas, conexiones y
accesorios, permisos y pagos de derechos por servicios, aprobados por las Dependencias y/o
empresas prestadoras de servicios.
El
CONTRATISTA deberá presentar en este apartado por lo menos los planos de las
especialidades del proceso, en el entendido de que para cada una de ellas deberán
realizarse los planos necesarios perfectamente identificables, y deberán presentarse con
suficiente claridad de detalles y especificaciones para ser ejecutados en obra. El
CONTRATISTA deberá complementarlos para la CONAGUA si esta juzga de manera fundamentada
que carecen de claridad, especificación o detalles.
F.
Los
planos
generales y de detalle contendrán: plantas, secciones, perfiles, cortes, vistas; además,
en la parte superior derecha del plano se consignará el croquis de localización. El
plano contendrá las cantidades de obra, calidad de materiales, tipo de soldadura,
recubrimiento anticorrosivo, soportería,
datos de diseño, etc.
G.
El
CONTRATISTA
deberá entregar un documento donde expone la secuencia y descripción de los
procedimientos de suministro, instalación, pruebas y puesta en servicio para todos los
equipos.
H.
El
CONTRATISTA
entregará a la CONAGUA, los protocolos de pruebas de todos los trabajos incluidos en este
documento.
I.
El
CONTRATISTA
deberá entregar los planos de la planta como quedó construida (“As built”),
una vez que la CONAGUA considere que la PTAR esta operando satisfactoriamente.
J.
El CONTRATISTA
deberá entregar un documento donde expone la secuencia y descripción de los
procedimientos de los trabajos a realizar.
K.
Las
pruebas
se realizarán con equipo certificado y con los procedimientos proporcionados por el
CONTRATISTA.
FIN DEL CAPÍTULO |