especificaciones tuberia acero

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COMISIN NACIONAL DEL AGUA

SUBDIRECCIN GENERAL TCNICA

DISEO, SELECCIN E INSTALACIN DE TUBERA DE ACERO PARA LNEAS DE CONDUCCIN DE AGUA POTABLE

1997

GERENCIA DE INGENIERA BSICA Y NORMAS TCNICAS

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INTRODUCCINEl presente Manual de Diseo de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento, ser el instrumento de referencia y consulta de los proyectistas, dependencias, empresas y organismos operadores relacionados al sector agua potable para la elaboracin de los proyectos para las obras nuevas, reparaciones, mantenimiento o ampliaciones de lneas de conduccin de acero. En esta parte del Manual se cubren las lneas de conduccin de acero destinadas a la conduccin de agua potable y residuales, que comprende desde la obra de toma hasta los tanques de regulacin para su distribucin. En apoyo al Programa Nacional Hidrulico, donde se plantea a necesidad de incrementar y mejorar los servicios de agua a nivel nacional, se vio la necesidad de elaborar el presente Manual, con el propsito de proporcionar a los tcnicos relacionados con la materia, los lineamientos para la elaboracin de los proyectos estructurales de las lneas de conduccin utilizados en los sistemas de agua potable, alcantarillado y saneamiento. En el presente Manual se han recopilado el material y las normas actualizadas, tanto nacionales como extranjeras, que rigen a este tipo de estructuras y que se consideran tiles para el diseo estructural de las lneas, procurando reunirlas en una sola publicacin, dando las recomendaciones que se consideran pertinentes para lograr un buen diseo y construccin. Se anexan tablas y figuras para proporcionar un auxiliar de diseo al proyectista, as mismo se incluye bibliografa de la literatura consultada y que puede resultar de ayuda al usuario para lograr una mayor profundidad en algn tema en especifico al aplicar sus conocimientos. E] contenido de este Manual esta ntimamente relacionado con las diferentes reas que rigen a las lneas de conduccin, por lo que para el diseo funcional, mecnico, hidrulico y geotcnico debern consultarse las diferentes secciones. El presente Manual esta dividido en dos partes. La primer a contiene la parte terica y los procedimientos recomendados; la segunda es una gua con el propsito de ilustrar la aplicacin del Manual. En la primera parte se establecen algunas consideraciones generales como son el alcance, campo de aplicacin, definiciones, normas y cdigos aplicables, materiales y bases de diseo. Se indican tambin las acciones internas y externas tanto en la tubera area como superficial. En lo referente al anlisis y diseo se incluyen secciones para fa determinacin del espesor de pared del tubo; deflexin vertical y pandeo para lneas enterradas; clculo, combinacin y esfuerzos permisibles para tubera superficial; tipos de soportes, atraques, juntas de expansin y refuerzos en conexiones. Se dedica un captulo a las obras especiales que se encuentran en los proyectos de lneas de conduccin de agua. Dichas obras especiales consisten en cruces con otras Ineas, carreteras, ferrocarriles, ros, pantanos y barrancas.

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Aunque comnmente no se presentan lneas de conduccin de agua en el mar, en algunos casos especficos podra requerirse de un diseo de este tipo, por lo que se incluye un capitulo sobre el diseo de Ineas submarinas. Tambin se dedica un capitulo a la corrosin que se presenta en las tuberas de acero. Los ltimos captulos tratan sobre el transporte instalacin, prueba, soldadura de uniones, inspeccin y mantenimiento. En la segunda parte se desarrolla un ejemplo de una lnea terrestre, cubrindose los aspectos principales que intervienen en el anlisis y diseo. Tambin se presenta un ejemplo del diseo de una lnea submarina. AI final de la gua se incluyen diagramas de flujo que pueden utilizarse en las diferentes etapas del proyecto.

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PARTE

UN0

MANUAL DE ANALISIS Y DISENO DE TUBERIA DE ACERO PARA LINEAS DE CONDUCCION DE AGUA POTABLE

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CAPITULO 1. CONSIDERACIONES CENERALES1.1 ALCANCE E] presente manual tiene como propsito establecer los requisitos mnimos de seguridad que deben cubrirse para el diseo y seleccin de material, as como los lineamientos generales para la construccin, prueba, inspeccin y mantenimiento de tuberas de acero destinadas a la conduccin de agua; que comprende desde la obra de torna, hasta los tanques de regulacin para su distribucin. Adems de lo indicado en este manual, deben cumplirse los requisitos establecidos por la Secretaria de Comunicaciones y Transportes, y por Ferrocarriles Nacionales de Mxico, cuando la lnea de conduccin interfiera con las vas de comunicacin. Cuando por condiciones especiales deban cumplirse requisitos de seguridad ms estrictos, es conveniente que stos se especifiquen en las bases de diseo indicadas en el captulo 4 Bases de diseo" del manual. Asimismo, se establece que el cumplimiento de todos los lineamientos estipulados en el manual, no exime al contratista de su responsabilidad para proporcionar un producto capaz de cumplir con el servicio deseado. Cabe sealar que en este manual no se incluyen los aspectos hidrulicos del diseo, como son los clculos de las prdidas de energa por friccin, resistencia al flujo, dimetro econmico de la tubera, etc. 1. 2. CAMPO DE APLICACIN. Los lineamientos especificados en este manual son aplicables a los proyectos y construccin de tuberas de acero para la conduccin de agua de 6 de dimetro y mayores. 1.3. DEFINICIONES. ABRASION: Proceso de raspar, esmerilar o desgastar por friccin. ACERO: Aleacin maleable de hierro y carbono que contiene generalmente ciertas cantidades de manganeso. ACERO AL CARBN: Aleaciones de fierro y carbono con un contenido de este ltimo elemento de 0.08% a 2% en peso. ACERO CALMADO: Acero desoxidado por un fuerte agente desoxidante como Si o AI. AFINIDAD: Facilidad de reaccin entre dos o ms elementos. ALARGAMIENTO MNIMO ESPECIFICADO: Es el alargamiento mnimo, expresado, en por ciento, de una longitud calibrada en el espcimen para la prueba de tensin prescrita por la especificacin, bajo la cual se adquiere el material de la fbrica.

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ALEACIN: Es la combinacin de otros elementos con un metal, con el fin de reaIzar sus propiedades. ALTO HORNO: Horno, de tiro en el que se quema combustible slido con una inyeccin de aire, para fundir mineral en una operacin continua. AMPERAJE: Rango de la corriente elctrica, cuya unidad es el ampere. ARCO: Es el proceso mediante el cual se crea un efecto que se produce cuando el electrodo o material de aporte hace contacto con la pieza. AI cerrar el circuito y separar los conductores se origina el arco elctrico. AREA HIDRAULICA: Superficie de la seccin transversal que ocupa el lquido dentro del ducto, canal, re, etc. ARRABIO: Hierro de primera fusin. ATESTIGUAR: Observacin o verificacin de una prueba o accin mediante la presencia fsica. BASES DE DISENO: Es la informacin que se debe proporcionar para que pueda desarrollarse un proyecto. BISEL: Preparacin de las superficies del material a soldar. CALIZA: Mineral de calcio, que se utiliza principalmente como desoxidante. CEMENTADO: Aleacin ferrosa. Porcin exterior que se ha endurecido ms que la parte interior o corazn por cementacin. COLADA: Vaciar metal fundido dentro de un molde para producir un objeto de una forma deseada. CONCAVIDAD INTERNA: Es la distancia perpendicular entre una extensin de la superficie de la pared del tubo y el punto ms bajo del rea del cordn de soldadura. COQUE: Carbn altamente resistente a la compresin a temperatura elevada, que se utiliza en hornos metalrgicos, no solo como combustible sino tambin para soportar el peso de la carga. CORRIENTES PARASITAS: Corrientes que fluyen a travs de otros medios diferentes del circuito. CORROSION: Es un ataque destructivo de los metales que puede ser de naturaleza qumica o electroqumica. CORROSION ATIVIOSFCRICA: Es la que se genera por causas del medio ambiente, y generalmente se presenta en instalaciones areas.

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CORROSION LOCALIZADA: En este tipo de corrosin ni la superficie ni el medio son homogneos, los productos insolubles generados se precipitan, formando pelculas en la superficie del metal, las cuales no son uniformemente perfectas. CRISOL: Vasija hecha de material refractario o de un metal con alto punto de fusin, que se utiliza para fundir metales u otras substancias. DEFECTO: Una condici6n que menoscaba la calidad de un producto total o una parte. DEFORMACIN: Medida del cambio de la forma del cuerpo, referido a su tamao original. DEPOSITO SOL.: (Depsito de electrodo)- EI peso en gramos de un electrodo que se deposita por unidad de longitud del mismo. DERECHO DE VA: Franja de terreno de ancho mnimo, requerida para la construccin, reconstruccin, ampliacin, proteccin y, en general, para el uso adecuado de una lnea de conduccin o alguna va de comunicacin. DESGASIFICANTE: Substancia que se puede agregar al metal fundido para eliminar gases solubles, los cuales de otra manera quedaran absorbidos o entrampados en el molde durante la solidificacin. DESOXIDANTE: Substancia que puede ser agregada al metal fundido, con el fin de eliminar el oxgeno libre combinado. DISCONTINUIDAD: Defecto de un material, causado por fracturas o deformaciones.. DUREZA: Resistencia de un metal a la deformacin plstica, regularmente por identacin. EFECTO DINMICO.- Desplazamientos y esfuerzos inducidos por cargas que varan con el tiempo; por ejemplo, vibracin de bombas y equipos rotatorios, sismos, etc. ELSTICO: Un material puramente elstico es aquel que cumple con la ley de Hooke, donde el esfuerzo cortante es proporcional a la deformacin unitaria de corte. ELECTRODO: Se conoce como material de aporte, el cual se utiliza para la unin de dos materiales, mediante el proceso de fundicin del mismo. ELONGACIN: Es una indicacin de la ductili