taap botero caicedo manrique prieto

8/18/2019 TAAP Botero Caicedo Manrique Prieto

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INGENIERIA SANITARIA Y AMBIENTALCONSTRUCCIONES EN ISA

Ing. Hárold Cárdenas, M.Sc.

ESTEPHANÍA BOTERO VANDERBILT 1126718ANA MARÍA CAICEDO PÉREZ 1123164LEIVER STIVEN MANRIQUE VALENCIA 1032599NATALIA PRIETO RODRÍGUEZ 1123145

CONSTRUCCIÓN DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO DE AGUA POTABLE

I. INTRODUCCIÓN

La importancia de los tanques de almacenamiento de agua potable en Ingeniería Sanitaria y Ambiental, radicaen la necesidad de suministrar dicho líquido a toda una comunidad. Aspectos como el económico y lacapacidad suficiente, entre otros, pueden llegar a ser limitantes, sin embargo se deben preservar laspresiones para lograr el objetivo de contar con dicha estructura en un sistema de abastecimiento. De los tiposmás importantes de almacenamiento se tienen las aguas embalsadas, los abastecimientos auxiliares pormedio de tanques de almacenamiento a nivel de tierra en conjunción con estaciones de bombeo y tanqueselevados en sistemas de distribución (UANL, s.f).

La forma y tamaño de un tanque de almacenamiento dependerán directamente del volumen del líquido aalmacenar (Harmsen, 2005). Los tanques dealmacenamiento se pueden clasificar segúnsu forma y tipo; de acuerdo a la forma secuenta con diseños de tanques circulares,cuadrados o rectangulares, siendo estosúltimos los más utilizados, ya que todas suscaras además de los esfuerzos de flexión ycorte, soportan fuerzas de tracción ocompresión provenientes de las reaccionesde las caras perpendiculares. Los tipos detanques se dividen en cuatro clases:enterrados, semienterrados, superficiales yelevados, mostrándose algunos de estos enla ¡Error! No se encuentra el origen de lareferencia..

Figura 1. Tipos de tanques (Harmsen, 2005)

La construcción de tanques de almacenamiento debe ir enfocada en garantizar el hermetismo de dichaunidad, a partir de ejercer un control en el fisuramiento del concreto, ubicando, diseñando y detallando juntasy distribuyendo convenientemente el refuerzo, entre otras acciones, ya que entre los aspectos de mayorimportancia que deben ser controlados durante el diseño, preparación y colocado del concreto son laestabilidad, la resistencia, limitación de deflexiones y rajaduras, buena durabilidad y baja permeabilidad, esdecir que se debe usar un concreto extremadamente denso e impermeable, además de que posea resistenciaa químicos que normalmente se encuentren en la naturaleza (Portillo, 2009).


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Muchas son las ventajas que tienen los tanques de concreto reforzado sobre otros materiales, sin embargo sedebe tener en cuenta que para garantizar dichas ventajas, la apropiada dosificación de los ingredientes(arena, grava, cemento, agua y aditivos) y la compactación son fundamentales. Se requiere un mantenimientomínimo y posee una gran resistencia al ataque de los agentes químicos y al intemperismo (López, 2010).

Con el concreto terminado se puede dar la forma deseada a la estructura diseñada, tan sólo con preparar losmoldes para tal objeto, por lo cual el concreto es particularmente apropiado para estructuras dealmacenamiento. No se tuerce, no se contrae bajo cargas de servicio y en los casos en que esapropiadamente diseñado y colocado es casi totalmente impermeable y extremadamente resistente a lacorrosión. Igual cuidado debe tenerse durante la construcción, debe mantenerse el más estricto control decalidad para obtener el concreto bien compactado y bien curado, de manera de que sea impermeable.

II. ETAPAS DE LA CONSTRUCCIÓN DE TANQUES DE ALMACENAMIENTO DE AGUA

1. LIMPIEZA, TRAZO Y NIVELACIÓN

La limpieza del terreno (Figura 2 ) se realiza con la finalidad de preparar el lugar donde se va a construir. Se

debe retirar cualquiera que sea el objeto, vegetación o residuo sólido que impida el trazo o la nivelación;nivelar el terreno en caso de que existan montículos indeseados. Los escombros y residuos generados eneste proceso no pueden estar en la obra, por tanto se deben disponer adecuadamente (Onofre, 2014).

Figura 2. Limpieza y nivelación en la construcción (UNISON, s.f.)

El trazo consiste en marcar sobre el terreno las medidas que se han determinado en el diseño, por lo cual esimportante verificar que el trazo de alineamiento del predio a construir coincida con las normativas que lorigen para poder realizar la obra. El trazo y la nivelación se realizan instalando bancos de nivel y el estacadonecesario en el área por construir (UNISON, s. f.).

2. CIMENTACION

Los cimientos son la parte inferior de una edificación, estos se encargan de soportar y transmitir al terrenotodas las cargas. Los cimientos pueden ser superficiales o profundos, estos varían dependiendo del peso asoportar, profundidad y espesor del terreno (UNAD, s.f.).

2.1 Excavación

A la hora de la cimentación se realiza la excavación de zanjas (Figura 3), al excavar se busca una zona dedureza aceptable (plano de asiento de cimentación). El producto de la excavación se deposita a uno o a


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ambos lados de la zanja, dejando libre el espacio entre el límite de la zanja y el pie del talud del bordoformado por dicho material. Se debe conservar este pasillo libre de obstáculos (López, 2010).

Figura 3. Excavación de zanjas para cimentación (López, 2010)

2.2 Mejoramiento de terreno

De acuerdo con los resultados que arroje el estudio de suelos, se debe considerar que resistencia puedecontener el suelo. Por ello si es el caso que se necesite un mejoramiento del terreno este se realiza por mediode una mezcla de materiales gravosos, material natural y cemento portland compactado con bailarina (López,2010).

2.3 Plantilla de concreto

Mezcla de materiales pétreos inertes ( Figura 4) (cemento, arena, grava y agua) que debe sercongruente con las dimensiones y espesor indicados en los planos de proyecto (UNAD, s. f.).

Figura 4. Plantilla de concreto (Dávila, 2014)

2.4 Zapata

Son elementos de concreto (Figura 5) que reciben las cargas de columnas y vigas, y su función estransmitirlas al terreno. Se encuentran en la parte inferior de las columnas y sobre la cota de terreno firme queindique el plano y el estudio de suelos previos (UNICARTAGENA, s.f.). Las zapatas son utilizadas en todo tipode construcción de tanques, en tanques elevados se usan las zapatas aisladas, puesto que se usan paracolumnas individuales, y son por lo general cuadradas. La forma depende tanto del diseño como condicionesde espacio. Las zapatas más simples tienen solo losa sencilla. Como parte fundamental en la cimentación, laszapatas deben garantizar de forma permanente la estabilidad de la obra que soporta (Pajón, s.f.).


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Figura 5. Zapata terminada (Dávila, 2014).

2.4.1 Suministro y corte de acero

Dependiendo del cálculo que haya hecho el ingeniero, se pedirá el acero necesario para la construcción delas zapatas, estos tendrán diferentes espesores dependiendo de la utilidad (ya sea inferior, superior, de

columnas y vigas de amarre) que se le dará al acero, en la Figura 6 se muestra la forma de armado y corteque se le realiza al acero de una zapata aislada. El corte de las mismas y la separación entre ellas soncalculados según las normas y el diseño del ingeniero (López, 2010).

Figura 6. Acero en zapata aislada (Dávila, 2014)

2.4.2 Armado

Cuando se tiene el suelo consolidado y el acero cortado a la medida, se realiza el armado de las parrillas dela zapata (Figura 7). Básicamente esta es armada a base de varilla tanto superior como inferior. Estaránseparadas a cierta distancia y sujetas a patas. El armado consta de amarres con alambre, y en los extremosganchos. Una vez que se tiene la parrilla inferior, se procede con desplantar el armado para los muros queconsiste en armar una parrilla doble a base de acero en zonas medias, y refuerzos a base de varillas (López,2010).

Figura 7. Armado de zapata (Pavón, 2010)


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2.4.3 Encofrado

Conjunto de obra falsa y molde (normalmente de madera) (Figura 8), para el vaciado o construcción decimientos y/o estructuras de concreto, que cumplen con las normas, líneas y dimensiones de los elementosrequeridos en los planos de proyecto y especificaciones (López, 2010).

El encofrado debe diseñarse, construirse e instalarse en tal forma que proporcionen seguridad cuando se lessometa a las cargas previsibles durante el tiempo suficiente, para que el concreto de las estructuras alcanceresistencia para soportar estas cargas, además deberán tener las dimensiones, forma, lineamiento, elevacióny posición indicadas en los planos. Los encofrados para concreto no aparente deberán presentar superficiesrazonablemente planas y herméticas para evitar fugas de mortero. El arreglo de los tableros deberá serarmonioso y simétrico con respecto a las juntas dispuestas en sentido vertical y horizontal debiendo evitar eluso de piezas pequeñas (Pajón, s.f.).

Figura 8. Encofrado de zapatas (Dávila, 2014)

2.4.6 Colado o vaciado de zapata

Este se realiza por medio de revolvedoras y pala para obtener la consistencia deseada del concreto. Laaplicación del concreto se realiza a base de unas canaletas de lámina galvanizada. Al poner el concreto sedebe tener en cuenta utilizar el vibrado para sacar el aire que pueda quedar en la estructura (López, 2010).

3. MUROS DE APOYO

Los muros estarán diseñados para que resistan las fuerzas hidrostáticas ejercidas por la presión del agua(CNA, 2007).

3.1 Armado

Los muros se desplantan de la zapata. Estos son armados en su estructura principal por varillas, las cualesson ubicadas a cierta separación y con estribos generalmente a base de acero, además de la ubicación derefuerzos en los extremos a todo lo largo de dicha estructura (Figura 9) (Onofre, 2014).


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Figura 9. Armado del muro de concreto reforzado (López, 2010)

3.2 Encofrado

Una vez que el acero se encuentre firmemente afianzado y armado, se procede a colocar el encofrado delmuro de acuerdo con las especificaciones de diseño (CNA, 2007). Es importante que cuando se utilice un

encofrado comercial se ponga chaflán1 en las secciones donde se necesite una junta de contracción, debido aque el chaflán induce el agrietamiento del muro en el lugar donde se colocó, con ello se evita que el muro seagriete en otro lugar (Onofre, 2014).

Se debe revisar la verticalidad de cada elemento, después de haber colocado el encofrado de acuerdo con lasespecificaciones del fabricante, mediante la colocación de plomos (Figura 10). El ingeniero topógrafo deberárevisar cada elemento y verificar que los niveles coincidan de acuerdo con el proyecto. Se recomienda que lamadera a utilizar como material de encofrado, sea cubierta con una capa de lubricante a base de aceitequemado (Figura 11) para evitar que este se adhiera al concreto al momento de descimbrar la estructura(López, 2010).

Figura 10. Habilitado del acero de refuerzo para los muros de concreto reforzado (López, 2010)

1 Recurso urbanístico que consiste en unir con una línea oblicua los lados de las manzanas en sus esquinas,eliminándose éstas, con el objetivo de mejorar la circulación y su visibilidad y ampliar los cruces, lo que provoca quelas parcelas situadas en esos lugares tengan circunstancias físicas especiales (López, 2010).

https://es.wikipedia.org/wiki/Urbanismohttps://es.wikipedia.org/wiki/Manzana_urbanahttps://es.wikipedia.org/wiki/Parcelahttps://es.wikipedia.org/wiki/Parcelahttps://es.wikipedia.org/wiki/Manzana_urbanahttps://es.wikipedia.org/wiki/Urbanismo


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Figura 11. Lubricado y habilitado de encofrado (López, 2010)

3.3 Fabricación de concreto y vaciado

El proceso de fabricación y colocación del concreto es el mismo que el de la zapata para todos los tipos detanques (Figura 12) aunque en el caso de tanques elevados, conforme se va incrementando la altura de losmuros se construyen andamios para poder elevar el concreto hasta la zona a colar. Para poder checar laconsistencia del concreto, se realizan pruebas al concreto en estado fresco y pruebas de control de calidad(Portillo, 2009).

Figura 12. Armado, vaciado y encofrado de columnas de tanque de almacenamiento elevado (López, 2010)

4.

TANQUE

4.1 Construcción de losa baja

Entiéndase este concepto como las operaciones llevadas a cabo por los medios adecuados para encofrar,habilitar acero de refuerzo, y vaciar o colar el concreto de la losa estructural indicada en planos de proyecto(Dávila, 2014).


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4.2 Encofrado

En los tanques elevados, para la colocación del encofrado de losa baja es necesario de montar una estructuracapaz de soportar la losa en el proceso de construcción, por lo que se hace necesario levantar andamios abase de cuerpos de la altura que se requiera, cada uno en los cuatro vértices de los muros, donde se colocaráuna serie de montenes2 que soportaran el encofrado de la losa (López, 2010).

En los tanques semienterrados, enterrados y superficiales, no se requieren andamios ni estructuras desoporte. Las formas deberán ser suficientemente fuertes para resistir la presión resultante del vaciado yvibrado del concreto, estar sujetas rígidamente a su posición correcta y lo suficientemente impermeables paraevitar la pérdida de la lechada3 (CNA, 2007).

4.3 Armado

Una vez colocada la estructura se procede a armar tanto la losa como los muros del tanque (Figura 13). Paraeste caso es necesaria la aplicación de un impermeabilizante integral en el concreto para evitar filtraciones.

Figura 13. Andamiaje y colocación de travesaños de montenes para encofrado (López, 2010)

4.4 Fabricación de concreto y colado

Para los tanques elevados, el concreto puede ser transportado por carretillas, chutes, buggys, elevadores,baldes, fajas y bombas. La decisión de que método emplear depende sobretodo de la cantidad de concreto

por transportar, de la distancia y dirección del transporte y de las consideraciones económicas. Este procesose lleva cabo por medio de cuadrillas, las cuales se ubican en cada uno de los niveles del tanque para realizarlas labores de aplicación (OPS/CEPIS, 2005).

2 Estructura conformada por la unión de las piezas de un aparato o mueble, ajustadas entre sí.3 Masa fina de cal, yeso o cemento mezclado con agua que se emplea para blanquear paredes o como argamasa parafijar ladrillos


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5. MUROS DE TANQUE

Entre algunas de las recomendaciones encontradas acorde a la construcción de muros se encuentran lassiguientes:

El concreto no se debe dejar caer de la parte más alta del muro.

Para colar un muro con bomba se deben utilizar reducciones, la altura máxima para la colocación delconcreto no debe exceder de un metro y medio.

Cuando se utiliza bomba estacionaria para el colado de muros, se recomienda pedir un concreto conrevenimiento de uno a dos centímetros mayor al especificado en planos, ya que durante el bombeose pierde de uno a dos centímetros de revenimiento. Para facilitar el vibrado de los muros se debehabilitar ventanas (Onofre, 2014).

Debe tenerse en cuenta que el procedimiento para los tanques que se construyen sobre el suelo(enterrados, semienterrados y superficiales) es muy similar. Mientras que para los tanques elevadosse tiene un proceso más dispendioso ya que la construcción de los muros es aérea, por lo tanto sedebe garantizar la seguridad de los trabajadores, su acceso a la altura estimada en donde estará lacuba, el transporte de los materiales, entre otras condiciones que hacen diferente este proceso.

5.1 Armado

Para armar los muros de los tanques se debe garantizar la impermeabilidad y resistencia, para esto seemplean varillas de acero (Figura 14) y un vibrado. Las varillas deben ser colocadas a una distancia mínima, yseleccionar el tipo de banda de PVC, según sea el caso, ya que existen dos clases (contracción y expansión),y éstas deberán estar tensadas y sin holguras (Onofre, 2014).

Figura 14.Varillas de acero para construcción de muros para tanques superficiales, enterrados y elevados(ITACA, s.f)

5.2 Encofrado

Se le da el molde deseado a los muros del tanque, definiendo así el espesor de las paredes. Para esta fasede la construcción se une la losa del fondo del tanque con los muros, y se debe garantizar la impermeabilidaddel contorno interior, para esto es necesario colocar una banda de PVC (Figura 15), que evite la filtración delagua en las juntas generadas (López, 2010). La Figura 16 presenta el esquema del encofrado de un tanqueenterrado.


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5.3 Colado o vaciado

Se llena el encofrado armado con el material que se haya determinado para la construcción del tanque, en

regularmente concreto (OPS/CEPIS, 2005).

Esta fase contempla el desencofrado de los muros, es decir que se retiran los “moldes” cuando el material yase encuentre rígido y seco. En esta misma fase se realizan ciertos arreglos como tapar poros y extraerrebabas que hayan quedado adheridas a la superficie (López, 2010). Las estructuras construidas quedaran enel estado que muestra la Figura 17.

Figura 17.Desencofrado de tanque circular (ADEC, 2013) y un tanque elevado y rectangular (López, 2010)

6.

ACABADOS

Los acabados son para fines tanto estéticos como para garantizar la protección del material de construcciónde los agentes externos, como la luz solar, la lluvia, entre otros, y en instalar todos los componentes yaccesorios de tuberías del tanque de almacenamiento. En general para la cuba de los cuatro tipos de tanquesse tienen los mismos acabados. Mientras que para el tanque elevado se deben construir estructuras segurasque faciliten el mantenimiento de la cuba (Onofre, 2014).

Figura 15. Colocación de banda de PVC (López, 2010) Figura 16. Encofrado de un tanque enterrado (PAHO,


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6.1 Aplanado en muros interiores

Esta fase pretende dar un acabado pulido a los muros interiores del tanque (Figura 18), y dependiendo delmaterial que se quiera emplear, aumentará en cierto porcentaje el espesor de los muros (López, 2010). Elaplanado está en función de las habilidades del albañil, ya que depende meramente de la experiencia de éste.Se podrán emplear varios elementos para dar el aplanado, entre los cuales se encuentran clavos para

concreto, hilo, regla de fierro galvanizado, y cuchara (López, 2010).

Figura 18. Aplanado de las paredes interiores del tanque (López, 2010)

6.2 Pintura vinílica

Esta fase depende de la calidad de pintura que se quiera emplear, y a su vez la calidad. Ya que la pinturapodrá generar un efecto de mayor durabilidad si está diseñada para preservar el concreto. Para aplicar lapintura se deberá aplicar un sellante previo para garantizar la adherencia de ésta (López, 2010). Se deberáproporcionar las estructuras para la aplicación, como en el caso de los tanques elevados, los andamios(Figura 19).

Figura 19.Aplicación del vinilo en un tanque elevado (López, 2010)

6.3 Escalera para limpieza y/o inspección

Este sistema se debe emplear en todos los tipos de tanques. Su diseño debe ser acorde con la distancia quehaya desde la losa a la cuba del tanque, y debe brindar las condiciones necesarias para que una personapueda bajar y subir por ella; anclada al muro con patas de cabra o platinas, que garanticen su fijación. El


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material a utilizar es el acero inoxidable o acero pintado con anticorrosivo, por su condición de mayorresistencia al contacto constante con el agua (López, 2010) (Figura 20).

Figura 20. Escalera para limpieza y/o inspección (ITACA, s.f)

6.4 Escalera marina

Este sistema sólo deberá emplearse para los tanques elevados, y si es necesario para los tanquessemienterrados y superficiales. Su diseño debe ser acorde con la distancia que haya desde el suelo a la cubadel tanque, deberá brindar las condiciones necesarias para que una persona pueda subir por ella. Y su clase,material y demás será determinado según las preferencias de la constructora (López, 2010).

6.5 Escalera telescópica

Es usada sólo en el caso de los tanques elevados, y no es obligatoria (Figura 21). Brinda un mayor factor deseguridad, ya que en caso de que una persona sufra un accidente al subir por la escalera marina, esta evitarála inminente caída (López, 2010)..

Figura 21.Escalera telescópica (López, 2010).

7. TAPA

La tapa del tanque se construirá como una placa aligerada o maciza, también impermeabilizada. El concretoy el acero deberán cumplir con todo lo indicado para estos materiales en las especificaciones dadas en losplanos estructurales. La tapa debe contar con orificios (respiraderos), compuestos por tubería galvanizada ennúmero y diámetro indicado en los planos hidráulicos (CNA, 2007).


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8. LINEA DE ALIMENTACION Y DISTRIBUCION

El diámetro de la tubería de llegada o alimentación estará definido por la línea de aducción. Deberá estarprovisto de llave de igual diámetro antes de la entrada al estanque y proveerse de by-pass para atendersituaciones de emergencia (Figura 22). Cuando se trate de estanque de dosceldas, la bifurcación se hará manteniendo el diámetro para ambas derivaciones y proveyendo llaves a

cada una (Arocha,1977).

Figura 22. Tubería de entrada con caja de válvula (Arocha, 1977)

El diámetro de la tubería de salida o de suministro será el correspondiente al diámetro de la matriz dedistribución, debiendo estar provista de llave. Similarmente cuando existen dos celdas, el diámetro de cadauna de ellas será correspondiente a la matriz de distribución y se proveerá de llaves antes de la unión hacia

una sola línea de distribución. Estas tuberías en los tanques (Figura 23) elevados deben ir ancladosverticalmente al concreto.

Figura 23. Tubería de entrada con caja de válvula (Arocha, 1977)


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10. LIMPIEZA GENERAL

Una vez terminados los trabajos se realizar el retiro de los materiales sobrantes con ayuda de personal ymaquinaria adecuada (López, 2010).

III. CONCLUSIONES

La construcción de los tanques desde la Ingeniería Sanitaria y Ambiental podrá afectar la calidad devida de las comunidades, esto dependiendo del desempeño de los sistemas y si han sidoconstruidos adecuadamente.

Si éstas estructuras están bien construidas incrementarán la calidad de vida de la población, yfavorecerán las actividades asociadas con el uso del agua, pero por otro lado si se construyen demanera inadecuada perjudicarán a las personas, y generarán problemas que hasta podrán poner enriesgo la vida de los habitantes. Por ende se debe fomentar la ética en la formación de los futurosIngenieros Sanitarios y Ambientales, para poder cumplir con el objetivo de éste tipo deconstrucciones, que es mejorar la calidad de vida de las personas.

Para la construcción del tanque de almacenamiento de agua, es indispensable tener el conocimientode la etapa previa a la fase constructiva, como lo es la limpieza, trazo y nivelación. En esta se deja elterreno de la manera más idónea para una construcción de cimientos efectiva y sin problemas. Estafase aunque es una de las más sencillas termina siendo vital, pues de ella depende el inicio delproyecto. La importancia de una buena cimentación radica en realizar un buen manejo de cadaetapa del proceso. Desde la excavación hasta el colado o vaciado de zapata.

IV. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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