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• Lissette Carolina Perez Batista

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• Ingeniería de Edificación

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Capítulo I. Obras de Arte. Es una estructura sólida destinada a canalizar aguas que deben cruzar una calzada o calle. En las obras viales y debido a la naturaleza de las mismas, es necesario desarrollar el diseño y detallamiento de estructuras de obras de arte, como por ejemplo: alcantarillas, muros de contención, badenes, etc. Como saben el diseño de las estructuras de obras de arte de una carretera, está supeditada a muchos factores, como por ejemplo: tipo de suelo, clima, importancia de la carretera, etc.

1.1 Clasificación de las obras de arte. Puentes: Estructuras diseñadas y construidas para salvar el paso de ríos o profundidades del terreno, donde se dificulta realizar un relleno y donde no es

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propicio o aconsejable ejecutar otra obra de arte. Una estructura de este tipo se puede construir con diversidad de diseños y materiales, como madera, acero, concreto reforzado, pre esforzado y post tensado. Siendo comunes dentro del FSDC los de concreto reforzado y pre esforzado.

Bóvedas y cajas. Son estructuras con los mismos objetivos que las anteriores, pero más simples y para luces relativamente más cortas, que se eligen donde no se justifica la construcción de un puente por su longitud, complejidad y costo. Las bóvedas son de forma circular o parabólica, construidas en concreto reforzado o metal, y las cajas definitivamente de concreto reforzado.

Copantes y pontones Son puentes de estructuras relativamente planas y de poca altura, algunos son rudimentarios y de uso temporal, construidas con madera rolliza y tablones; pero también se construyen con losas planas reforzadas de luz corta; que sin embargo, pueden alcanzar buena longitud por repetición del módulo de losas apoyadas sobre pilas de concreto ciclópeo o concreto reforzado. Normalmente las losas son perforadas para permitir el paso del agua hacia arriba en caso sobrepase el nivel de la losa. Son recomendables para ríos angostos o anchos, pero de poca profundidad.

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Vados y Badenes Son estructuras de empedrado o losa de concreto reforzado o no, fundidas en el lecho del río con la finalidad de que permitan el paso de vehículos prácticamente entre el agua, por lo que solo son factibles en los casos en que el río es de poco caudal y poca profundidad, o bien se utilizan solo en época de verano. Pueden incluir o no, tubería adicional.

Alcantarillas Son obras de drenaje, cuya finalidad es evacuar el agua de las cunetas longitudinales de un lado del camino; que por alguna razón, no es posible alejarlas de ese lado y requiere ser trasladada al lado contrario. Generalmente

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son tubos de cemento o de concreto reforzado cuando los diámetros son muy grandes, o bien se utiliza tubería corrugada de hierro galvanizado. En el inicio de la alcantarilla siempre existe una caja recolectora del flujo de la cuneta a descargar y en el otro extremo de salida, cuenta con un cabezal de refuerzo y soporte del material de la carretera.

Cunetas Son estructuras para recolectar y conducir el agua de lluvia caída sobre la carretera y el área aledaña, que por la pendiente transversal del camino y los taludes llega hasta la cuneta, para ser evacuada en las descargas hacia los lados del camino. Se construyen únicamente conformadas en suelo natural, sobre todo cuando el suelo es prácticamente horizontal y poco erosionable; y se hace necesario revestir cuando las características del suelo es lo contrario. Cuando es bastante el agua de escorrentía que desciende de un talud, se puede evitar construyendo una cuneta en la parte superior del talud, tomando el nombre de Contracuneta, se construyen canales de descarga laterales para la evacuación del agua.

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Canales de descarga Son estructuras en forma de canal liso o bien con graderíos, que se construyen para descargar el agua que conducen las cunetas hacia los puntos bajos a los lados del camino. Se construyen de mampostería o de concreto reforzado, siendo esto último lo más recomendable.

Capitulo II. Drenaje de una carretera. Las obras de drenaje son elementos estructurales que eliminan la inaccesibilidad de un camino, provocada por el agua o la humedad.

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Los objetivos primordiales de las obras de drenaje son:  Dar salida al agua que se llegue a acumular en el camino.  Reducir o eliminar la cantidad de agua que se dirija hacia el camino.  Evitar que el agua provoque daños estructurales. De la construcción de las obras de drenaje, dependerá en gran parte la vida útil, facilidad de acceso y la vida útil del camino. El drenaje en la carretera consiste en:  Drenaje de aguas Superficiales. El drenaje superficial tiene el propósito de alejar las aguas de las carreteras. Esto evitara su influencia negativa, tanto en el aspecto de la estabilidad de su infraestructura, como en sus condiciones de transitabilidad. Las dimensiones de la sobras de drenaje serán determinadas en base a cálculos hidráulicos.  Drenaje del agua que escurre el pavimento. La eliminación del agua que escurre sobre la superficie del pavimento, se efectúa por medio del bombeo en las secciones en tangente y mediante peralte en las curvas, de modo que el escurrimiento sea hacia las cunetas. Los paseos de una carretera pavimentada se someterán a un tratamiento de impermeabilización.  Desagüe sobre los taludes de rellenos. Las aguas que escurre sobre el pavimento deberán ser encauzadas hacia ambos lados del mismo. Deberá hacerse de tal forma que el desagüe se efectué en sitios preparados especialmente para ello. De este modo se evitara la erosión de los taludes.

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Capitulo III .Alcantarillados Se denomina alcantarillado o red de alcantarillado al sistema de estructuras y tuberías usadas para el transporte de aguas residuales o servidas (alcantarillado sanitario), o aguas de lluvia, (alcantarillado pluvial) desde el lugar en que se generan hasta el sitio en que se vierten a cauce o se tratan. Actualmente las redes de alcantarillado son un requisito para aprobar la construcción de nuevas urbanizaciones.

3.1 Clasificación de los alcantarillados Los sistemas de alcantarillado se clasifican de acuerdo al tipo de agua que conducen: A) Alcantarillado Sanitario: Es la red generalmente de tuberías, a través de la cual se deben evacuar en forma rápida y segura, las aguas residuales municipales (domesticas o de establecimientos comerciales) hacia una planta de tratamiento y finalmente a un sitio de vertido donde no causen daños ni molestias. B) Alcantarillado pluvial: Es el sistema que capta y conduce las aguas de lluvia para su disposición final, que puede ser infiltración, almacenamiento ó depósitos y cauces naturales.

3.2 Alcantarillado Pluvial. El alcantarillado tiene como su principal función la conducción de aguas residuales y pluviales en forma unitaria o combinada, hasta sitios donde no

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provoquen daños e inconvenientes a los habitantes de poblaciones de donde provienen o a las cercanas. Un sistema de alcantarillado pluvial está constituido por una red de conductos e instalaciones pluviales complementarias que permiten la operación, mantenimiento y reparación del mismo. Su objetivo es la evacuación de las aguas pluviales, que escurren sobre las calles y avenidas, evitando con ello su acumulación y propiciando el drenaje de la zona a la que sirven. De este modo se impide la generación de daños materiales y la propagación de enfermedades relacionadas con las aguas contaminadas.

3.2.1 Sistemas de Alcantarillado Pluvial. a) Alcantarillado Pluvial Particular. A este alcantarillado se considera como la red de instalaciones pluviales que se encuentran dentro de un predio, finca o edificio que capta y conduce los escurrimientos pluviales que se generan dentro del mismo, hasta disponerles en un sistema de infiltración y/o a otro cauce o tubería dentro de los límites de la propiedad.

b) Alcantarillado Pluvial General Particular. Este alcantarillado, es la red que capta y conduce los escurrimientos de aguas pluviales que ocurren dentro de las áreas comunes de los conjuntos habitacionales, centros comerciales, fraccionamientos privados, etc., hasta disponerlos en un sistema de infiltración y/u otro cauce o tubería dentro de los límites de la propiedad.

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c) Alcantarillado Pluvial Municipal. Es el sistema o red que capta y conduce las aguas pluviales que ocurren en su gran mayoría sobre las vialidades, de la zona metropolitana disponiéndolas en sistemas de infiltración y/o hasta las diferentes descargas sobre los cuerpos de agua naturales existentes.

3.2.2 Importancia de un alcantarillado pluvial La función primordial de un sistema de alcantarillado pluvial es eliminar rápida y eficazmente las aguas de lluvia que tienden a acumularse en las zonas bajas de las localidades, causando daños y molestias a la población. La ubicación de los interceptores y la determinación de sus capacidades son los problemas esenciales a resolver en un proyecto pluvial. La ubicación de los interceptores es un problema de relativa sencillez de solución que corresponde a la planeación física del sistema, para lo cual, el ingeniero proyectista dispone de la topografía de la zona o área por drenar y de un conjunto de reglas prácticas, didactas por el sentido común

y la

experiencia: los interceptores deben localizarse en el centro de las calles y solo en casos

especiales variarse de esta ubicación. Nunca deben cruzar

edificaciones o manzanas. Deben ubicarse en las calles más bajas para facilitar hacia ellos el escurrimiento de las zonas más elevadas. Debe

evitarse la

utilización de bombeos y aprovechar íntegramente la gravedad. Se procurara que las líneas sean lo más rectas posibles, sin inflexiones o

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vueltas para evitar la formación de contracorrientes y se buscara siempre el camino más corto para llegar al sitio de vertido.

3.3 Alcantarillado Sanitario. La prioridad fundamental en cualquier desarrollo urbano es el abastecimiento de agua potable, pero una vez satisfecha esa necesidad se presenta el problema del desalojo de las aguas residuales. Por lo tanto se requiere la construcción de un sistema de alcantarillado sanitario para eliminar las aguas residuales que producen los habitantes de una zona urbana incluyendo al comercio y a la industria. Un sistema de alcantarillado está integrado por todos o algunos de los siguientes elementos: atarjeas, subcolectores, colectores, interceptores, emisores, plantas de tratamiento, estaciones de bombeo, descarga final y obras accesorias. El destino final de las aguas residuales podrá ser desde un cuerpo receptor hasta el reúso dependiendo del tratamiento que se realice y de las condiciones particulares de la zona de estudio.

3.3.1 Componentes de una red de alcantarillado sanitario Los componentes de una red de alcantarillado sanitario son:  Colectores Terciarios: Son tuberías de pequeño diámetro (150 a 250 mm de diámetro interno, que pueden estar colocados debajo de veredas a las cuales se conectan las acometidas domiciliares.  Colectores Secundarios: Son las tuberías que recogen las aguas de los terciarios y los conducen a los colectores principales. Se sitúan enterrada, en las vías públicas.

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 Colectores

Principales:

Son

tuberías

de

gran

diámetro,

situadas

generalmente en las partes más bajas de las ciudades y transportan las aguas servidas hasta su destino final.  Conexiones Domiciliares: Son pequeñas cámaras de hormigón, ladrillo o plástico que conectan el alcantarillado privado interior a la propiedad con el público en las vías.

Capitulo IV. Tuberías de un sistema de alcantarillado. La tubería de alcantarillado se compone de dos o más tubos acoplados mediante un sistema de unión, el cual permite la conducción de las aguas negras. En la selección del material de la tubería de alcantarillado, intervienen diversas características tales como: hermeticidad, resistencia, mecánica, durabilidad, resistencia a la corrosión, capacidad de conducción, economía, facilidad de manejo e instalación, flexibilidad y facilidad mantenimiento y reparación. Las tuberías para alcantarillado sanitario se fabrican de diversos materiales, siendo los más utilizados: concreto simple (CS), concreto reforzado (CR), fibrocemento (FC) plástico poli (cloruro de vinilo) (PVC) y polietileno de alta densidad (PEAD) así corno acero. En los sistemas de alcantarillado sanitario a presión se pueden utilizar diversos tipos de tuberías para conducción de agua potable, siempre y cuando reúnan las características para conducir aguas negras.

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A continuación, se detallan las características de las tuberías de alcantarillado mencionadas y de los sistemas de unión entre tuberías de los diversos materiales utilizados.

4.1 Tuberías de concreto simple (CS) y reforzado (CR) con junta hermética Las tuberías de concreto reforzado con junta hermética, se fabrican de acuerdo a la norma NMX-C-402-1,996-0NNCCE. Para su fabricación, a diferencia del tubo de concreto simple, su núcleo contiene acero de refuerzo longitudinal y transversal. Las características principales de estos tipos de tuberías son las siguientes: a) Los tubos de concreto simple se fabrican en diámetros de 10,15, 20, 25, 30, 38, 45 y 60 cm, con campana y espiga y tienen una longitud útil variable de acuerdo al diámetro. Las uniones usadas en las tuberías de concreto simple son del tipo espiga campana con junta hermética. En la junta se deben de utilizar anillos de hule de acuerdo a la norma NMX-C-401. b) Los tubos de concreto reforzado se fabrican en diámetros de 30, 38, 45, 61, 76, 91, 107, 122, 152, 183, 213, 244 y 305 cm. La longitud útil de un tubo de concreto reforzado es variable de acuerdo a su diámetro. Los tubos de

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concreto armado se fabrican en cuatro tipos de grados y cada uno de ellos con tres espesores de pared.

4.2 Tuberías de fibrocemento (FC) La tubería de fibrocemento se fabrica de acuerdo a la norma NMX-C039- 1981. Se fabrica en clases B-6, B-7.5, B-9 y B-12.5 y cada una de ellas para dos diferentes tipos de anillos de hule según el diámetro del tubo. Los anillos utilizados deben de cumplir con la norma NMX-T-021. En tuberías de 150 mm a 900 mm se usan anillos de hule circulares que se acoplan a un tipo de copie especial; en tuberías de 1000 mm a 2000 mm se usan anillos de hule rascados acoplados a un copie igualmente rascado.

4.3 Tuberías de poli (cloruro de vinilo) (PVC) Las tuberías de PVC se fabrican en diámetros de 10 a 60 cm, en dos tipos de serie y cada serie con tres tipos de tubería de acuerdo a su espesor: la serie métrica se fabrica de acuerdo a las normas NMX-E-215/1-1993 (tuberías) y NMX-E-215-/2-1993 (conexiones) en los tipos 16.5, 20 y 25 ; por su parte la serie inglesa se fabrica de acuerdo a las normas NMX-E-211/1-1993 (tuberías) y NMX-E-211-/2-1993 (conexiones) en los tipos 35, 41 Y 51. Estos valores con que se clasifica a las tuberías representan la relación entre su diámetro exterior y su espesor de pared. Además de estos tipos de tuberías, existe la tubería de PVC de pared estructurada con celdas longitudinales, que actualmente se fabrica en diámetros de 16 a 31.5 cm de acuerdo a la norma NMXE-222/1-1995.

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La selección de tipos de tuberías a utilizar dependerá de las condiciones donde se instalarán, como pueden ser el peso específico del suelo, la profundidad de instalación y la magnitud de las cargas vivas. Para cualquiera de los tipos de tuberías la longitud útil de los tubos es de 6 m. Los tubos se acoplan entre sí mediante dos tipos de sistema de unión: por un lado, el cementado, y por otro, la unión espiga - campana con anillo elastomérico integrado de fábrica

4.4 Tubería de polietileno de alta densidad (PEAD) Las tuberías de polietileno de alta densidad (PEAD) se fabrican con longitud de 12 m, en diámetros nominales que van desde 100 a 900 mm. De acuerdo a las Norma NMX-E-216-1994-SCFI. Se clasifican en cuatro tipos, de acuerdo a sus espesores de pared y resistencia: RD-21, RD-26, RD-32.5 Y RD41. El tipo de RD de la tubería a utilizar, se seleccionará según la condición de zanja, las cargas exteriores, el tipo de material, así como la compactación de este el tipo de acoplamiento de las tuberías de polietileno generalmente es mediante el sistema de unión por termo fusión.

4.5 Otras tuberías Existen otras tuberías fabricadas con otros materiales, como es el caso de la tubería de acero que se utiliza comúnmente en cruzamientos especiales. A continuación se describen en forma general las características principales de estas tuberías.

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Tubería de acero En los sistemas de alcantarillado sanitario, las tuberías de acero son utilizadas en cruzamientos elevados en donde se requieren instalaciones expuestas, o bien en cruzamientos subterráneos donde se requiere una alta resistencia mecánica en las tuberías. En cualquier caso, será necesario proteger a la tubería con un recubrimiento exterior contra la corrosión. Las tuberías de acero se fabrican de acuerdo a las Normas NMX-B-10 y NMX-B-177. Ambas normas se refieren a los tubos de acero con o sin costura (Iongitudinal o helicoidal), negros, o galvanizados por inmersión en caliente para usos comunes (conducción de agua, vapor, gas o aire). Existe una norma adicional, la NMX-B-179 “Tubos de acero con o sin costura series dimensionales", la cual define las dimensiones normales en las cuales pueden fabricarse los tubos. De acuerdo al espesor se puede obtener el número de cédula, la cual representa una relación entre el espesor y el diámetro de la tubería. El sistema de unión empleado en las tuberías de acero puede ser: soldadura bridas, coples o ranuras (moldeadas o talladas) con junta mecánica.

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