Como las líneas subterráneas se instalan directamente sólo en suelo, sin soportes ni fundaciones, no hay motivos para ordenar los caños en haces paralelos según las líneas ortogonales de la planta ni respetar un determinado nivel. En caso de cañerías que se colocan cercanas a una calle o camino, deben tener su eje paralelo al de los mismos, mientras que las derivaciones o ramales pueden orientarse sin exigencia alguna.
En las cañerías subterráneas no se hacen cambios de dirección para darle flexibilidad por las
siguientes razones :
1) La mayoría de las cañerías es fría, y como no están expuestas al sol, las dilataciones son despreciables, siendo fácilmente absorbidas por los movimientos de la cañería en el terreno.
2) Aún cuando tenga alguna temperatura superior al terreno, el movimiento de los caños en el terreno es suficiente para absorberlo.
3) En caso de dilataciones mayores se usan juntas especiales como las Dresser o Victaulic que las absorben.
En los puntos de conexión entre la cañería subterránea y los equipos sobre fundaciones se debe tener cuidado con los movimientos, asentamientos o desplazamientos del terreno, ya que pueden causar desnivel o roturas de la cañería.
Tales son por ejemplo las entradas a edificios, tanques, bombas, cámaras subterráneas de válvulas, etc. Lo mismo sucede en cañerías que tienen fundaciones por trechos y otros sectores apoyan en el terreno. Una posible solución al problema es hacer un trazado con curvas, para que las mismas absorban los movimientos del terreno.
Todas las cañerías sujetas a corrosión por parte del terreno deberán ser protegidas, por medio de cátodos de magnesio, redes de protección catódica o cintas vinílicas, con imprimación previa de la superficie.
Para las cañerías que trabajan a presión, siendo enterradas, deben tener bloques de hormigón Con anclajes en todos los puntos de cambio de dirección y periódicamente en los tramos rectos para prever cualquier movimiento de la cañería por efecto de la presión.
Análisis de cargas.
Existen dos tipos de cargas externas :
1) Las cargas muertas provocadas por el efecto del peso de la tierra sobre la cañería.
2) Las cargas vivas que pueden ser estáticas o de movimiento, (vehículos).
Determinación de las cargas vivas Según AWNA :
We = Cs (Pc x F) / L
Cs = Coeficiente de carga en función del diámetro del caño
Pc = Carga concentrada en Kg. = 4550 Kg. (AWNA)
F = Factor de impacto
L = Longitud efectiva del caño en el cual actúa la carga
Deflexión y tensiones circunferenciales máximas
En cañerías rígidas sometidas a presión se puede aplicar la fórmula de Spangler, donde se considera que las líneas enterradas son sometidas a la presión externa del relleno antes de ser presurizadas. En ese caso la sección toma la forma de una elipse con su deflexión máxima Dx.
A causa de la carga externa no uniforme las tensiones provocadas en la pared del caño son del tipo "localizado" que, cuando reciben las tensiones provocadas por la presión interna se suman a ellas provocando una tensión crítica que se puede calcular por :
S = Máxima tensión combinada, psi
S1 = Tensión circunferencial por presión interna, psi
S2 = Tensión de flexión por la carga de relleno, psi
Cd = Coeficiente de carga
w = Carga unitaria de relleno pcf
Bd = Ancho de la excavación en el coronamiento. del caño ft
E = Módulo de elasticidad del caño (metálico) psi
D = Diámetro del caño (ext) in.
t = Espesor de la pared del caño in
r = Radio medio del caño = (D - t )/2, in.
Deflexión o flecha máxima para materiales elásticos
En el caso de caños no metálicos, PVC, HDPE, poliester, el caso crítico se presenta por la flecha.
Sucede también en caños metálicos corrugados. Se calcula por :
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