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RESIDUALES Y LLUVIAS
NDC-SE-RA-001
CÁMARAS DE INSPECCIÓN
EMCALI EICE ESP – CÁMARAS DE INSPECCIÓN
NDC-SE-RA-001
Código NDC-SE-RA-001
Estado VIGENTE
Versión 1.0 – 10/08/11
Fuente GUENA – EMCALI EICE ESP
– DISEÑO - CONSTRUCCIÓN
Tipo de Documento NORMA TÉCNICA DE
SERVICIO
Tema RECOLECCIÓN DE AGUAS
RESIDUALES Y LLUVIAS
Comité TÉCNICO DE APROBACIÓN
DE ACUEDUCTO Y
ALCANTARILLADO
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ÍNDICE
Pág.
1.0 PROLOGO 4
2.0 OBJETO 5
3.0 ALCANCE 5
4.0 DEFINICIONES 5
5.0 REFERENCIAS NORMATIVAS 6
6.0 REQUISITOS 7
6.1 GENERALIDADES 7
6.2 PARÁMETROS DE DISEÑO 8
6.3 CLASIFICACIÓN Y APLICACIÓN 8
6.3.1 Clasificación 8
6.3.2 Aplicación 16
6.4 CÁMARAS DE CAÍDA 16
6.5 CAÍDAS EN CÁMARAS 17
6.6 DISTANCIA ENTRE CÁMARAS DE INSPECCIÓN 17
6.7 DIMENSIONES BÁSICAS DE CÁMARAS 17
6.8 MUESTREO Y MÉTODO DE PRUEBA PARA CÁMARAS PREFABRICADAS 18
6.8.1 Transporte y Rotulado 18
6.9 ESCALERA DE ACCESO 19
6.10 CONEXIÓN DE LAS TUBERÍAS 19
6.11 MATERIALES 20
6.12 ANÁLISIS HIDRÁULICO DE CÁMARAS DE INSPECCIÓN 20
6.12.1 Pérdidas de energía en estructuras de conexión y/o inspección 20
6.12.2 Criterio de selección de la tubería hidráulicamente dominante 21
6.12.3 Régimen subcrítico 21
6.12.4 Régimen supercrítico 26
7.0 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 29
8.0 ANEXOS 30
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1. PROLOGO
La versión final de esta Norma Técnica fue revisada y aprobada a través de los Comités Técnico y de
Aprobación y ordenada su Publicación y Cumplimiento mediante la resolución de Gerencia General de
EMCALI EICE ESP No. GG-001255 del 12 de Julio de 2011.
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2. OBJETO
Establecer los criterios para diseño y construcción de las estructuras hidráulicas que sirven de conexión
entre colectores y que permiten el acceso a la red, para su inspección y mantenimiento.
3. ALCANCE
Esta norma aplica para las cámaras de inspección construidas en Sitio, en concreto con altura menor o
igual a 7 m y para conexión de tuberías de diámetro igual o mayor a 8 pulg (200 mm) con o sin cámaras
de caída, para EMCALI EICE ESP. En cuanto a cámaras de inspección prefabricadas, se establecen los
requisitos y características de los materiales que acepta EMCALI EICE ESP para ser instaladas en los
sistemas de alcantarillado.
4. DEFINICIONES
La cámara de caída es una estructura de conexión (cámara de inspección), recomendada para terrenos
con pendiente pronunciada, provista de un acceso especial, que actúa como disipador de energía.
Este flujo se da cuando se relaciona un caudal principal con respecto a uno lateral
El flujo se da cuando algún colector descarga por encima de la lámina de agua existente en la cámara.
4.2.4 GRP
4.2.5 Plástica
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Estructura en concreto reforzado construida en el perímetro superior de las cámaras, diseñada para aislar
la pieza prefabricada que conforma la cámara, de las cargas transmitidas por el tráfico u otras cargas,
además de soportar la placa de cubierta.
5. REFERENCIAS NORMATIVAS
Para las siguientes referencias normativas aplica su versión vigente o reglamentación que las modifique,
sustituya o adicione.
- Standard test method for tensile properties of plastics. Philadelphia: ASTM. (ASTM D638)
- Standard test methods for concrete pipe, manhole sections, or tile. Philadelphia: ASTM. (ASTM C497)
- Dimensiones de cajas para transporte de equipos y materiales. Ginebra: ISO. (ISO 3394)
- Instrucciones sobre manejo y advertencias de equipos y materiales. Ginebra: ISO. (ISO 780 y 7000)
- Normas colombianas de diseño y construcción sismo resistente. Bogota: AIS. 2010 (NSR-10)
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- Criterios de diseño de anclajes en redes de acueducto y alcantarillado. EMCALI EICE ESP (NDI-SE-AA-
017)
- Criterios para la evaluación de la conformidad de los productos que adquiere EMCALI. EMCALI EICE
ESP (NPL-SE-NT-003)
6. REQUISITOS
6.1 GENERALIDADES
La presente norma aplica a cámaras de inspección de hormigón construidas en Sitio, de altura menor o
igual a 7 m, donde se conecten tuberías de diámetro igual o mayor a 8 pulg., con diseños aprobados por
EMCALI EICE ESP que cumplan con las normas de EMCALI EICE ESP “NDC-SE-AA-019 Criterios de
diseño estructural” y “NDI-SE-RA-007 Criterios de diseño en sistemas de alcantarillado”.
Igualmente aplica para cámaras de inspección prefabricadas en GRP y para cámaras prefabricadas en
polietileno y PVC.
EMCALI EICE ESP recomienda la instalación de las cámaras de inspección prefabricadas de GRP y
Plásticas (polietileno y PVC) cuando la red de alcantarillado sobre la cual se va a instalar es igualmente
en tubería de GRP y de PVC, respectivamente. Sin embargo en las cámaras plásticas o GRP no se
podrán conectar tuberías de concreto, pero en cámaras de concreto si se podrán conectar tuberías de
PVC.
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Las cámaras de inspección de concreto, GRP y plásticas (polietileno y PVC) deben ser instaladas o
construidas cada vez que se presente cualquiera de las siguientes situaciones:
- Cambios de dirección
- Cambios de pendiente
- Intersección de tuberías
- En conexiones domiciliarias de conjuntos residenciales, según la norma de EMCALI EICE ESP "NCO-
SE-RA-003 Conexiones domiciliarias de alcantarillado"
- Entre tramos rectos de tuberías cuando se alcance la distancia máxima establecida en esta norma.
6.3.1 Clasificación
EMCALI EICE ESP clasifica las cámaras de inspección para alcantarillado, construidas en sitio así:
- Cámaras tipo B.
Son cámaras circulares con diámetro interior de 1.20 m, losa inferior y cilindro en hormigón simple y losa
superior en hormigón armado. Se usan para tuberías con diámetros de 200 mm (8 pulg.) a 750 mm (30
pulg.). La profundidad máxima de instalación es de 5 m, sin refuerzo. Para profundidades de 5 a 7 m, se
debe colocar refuerzo mínimo de acuerdo a cuantía del código NSR-10 o vigente a la fecha. Ver detalles
constructivos en el Anexo 1 y Anexo 2.
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- Cámaras tipo 1.
Son cámaras circulares con diámetro interior de 1.50 m, losa inferior y cilindro en hormigón simple, y losa
superior en hormigón reforzado. Estas cámaras se usan para redes cuyos diámetros varíen entre 800 mm
(32 pulg.) y 1200 mm, sin o con cambio de dirección hasta 45 grados con respecto a la línea de flujo. La
profundidad máxima de instalación es de 5 m, sin refuerzo. Para profundidades entre 5 a 7 m, el cilindro
Tipo B debe llevar refuerzo mínimo de acuerdo a cuantía del código NSR-10 o vigente a la fecha. Ver
detalles constructivos en el Anexo 3.
- Cámaras tipo 2.
Son cámaras con base rectangular o trapezoidal en concreto reforzado y cilindro de acceso Tipo B
(diámetro 1.2 m). Se usan para tuberías cuyos diámetros sean mayores de 1200 mm y que no tengan
cambios de dirección. La profundidad máxima de instalación es de 5 m. Para profundidades entre 5 a 7
m, el cilindro Tipo B debe llevar refuerzo mínimo de acuerdo al diseño estructural. Ver detalles
constructivos en el Anexo 4.
- Cámaras tipo 3.
Son cámaras con base de concreto reforzado y con muros curveados. Se usan para redes de diámetros
mayores a 800 mm (32 pulg.), con cambios de dirección mayores a 45 grados en la línea de flujo y para
tuberías de diámetros mayores a 1200 mm en cualquier cambio de dirección. La profundidad máxima de
instalación es de 5 m. Para profundidades entre 5 a 7 m, el cilindro Tipo B debe llevar refuerzo de
acuerdo al diseño estructural. Ver detalles constructivos en los Anexo 5, Anexo 6 y Anexo 7.
NOTA: Para las cámaras Tipo 2 y Tipo 3 se deben presentar los diseños hidráulicos y estructurales
correspondientes.
Para colectores de diámetro mayor de 2000 mm, donde las condiciones hidráulicas lo permitan, se
podrán construir bocas de acceso mediante la instalación de un cilindro Tipo B, previa aceptación de
EMCALI EICE ESP.
Para calcular las cámaras Tipo 3 con muros curveados, en los Anexo 5, Anexo 6 y Anexo 7 se muestran
los elementos que intervienen en el trazado geométrico de los lados internos y externos de los muros.
El cálculo de estos elementos geométricos se realiza con base en las siguientes expresiones:
∆
T1 = R1 * TAN (∆ en grados) Ecuación 1
2
∆
T2 = R2 * TAN (∆ en grados) Ecuación 2
2
L1 = R1 * ∆ (∆ en radianes) Ecuación 3
L2 = R 2 * ∆ (∆ en radianes) Ecuación 4
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∆: Angulo de deflexión formado por los alineamientos del colector de entrada y el de la salida
L: Longitud del tramo recto medido como prolongación del eje desde un extremo hasta el centro de
la cámara, (m)
N = M2 – M1 Ecuación 5
T + T2 + N
L= 1 + M1 Ecuación 6
2
Dependiendo del ángulo de deflexión, el trazado geométrico de las curvas internas y externas puede
corresponder a centros de curvatura diferente en el caso de ángulos menores ó a un centro de curvatura
común en ángulos mayores.
B
Ecuación 7
∆
COS
2
Se tiene entonces:
T2 = T1
R2 = R1
∆
N = B *TAN Ecuación 8
2
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Para ángulos mayores e iguales a 50 grados, al tener cambios de dirección más pronunciados, el centro
de curvatura de los radios R1 y R2 es el mismo punto.
Se tiene, además:
R2 = R1 + B Ecuación 9
N=0
El proceso de cálculo de las curvas implica generalmente adoptar un valor de tangente para hallar el
radio de curvatura. El valor de la tangente depende del diámetro del colector de salida, para cuya
escogencia se sugiere clasificación incluida en la Tabla 1:
0.50 1.10 ≥ DS
- Recomendaciones complementarias
• Mantener 0.25 m entre la corona del tubo más alto dentro de la estructura y la base de la losa
superior.
• La cota de batea de salida estará encima de la losa de fondo un valor igual al espesor del tubo.
• El ancho interno de la cámara será igual al diámetro externo del tubo de salida aproximado por
exceso al medio decímetro.
El valor de M1 es a criterio del diseñador pero puede ser relativamente pequeño o incluso despreciarse.
6.3.1.2 Cámaras de Inspección Prefabricadas en GRP solo para instalar en tuberías de GRP
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Consiste en una tee invertida a la cual se le adapta un tramo de tubería para formar la cámara de
inspección. Se usan para redes con diámetros hasta 1.20 m. La profundidad máxima de instalación es de
9 m. Ver detalles constructivos en el Anexo 8, Anexo 9, Anexo 17, Anexo 18, Anexo 19, Anexo 20 y
Anexo 21.
Consiste en una tee invertida a la cual se le adapta un tramo de tubería para formar la cámara de
inspección. Se usan para redes con diámetros mayores a 1.20 m. La profundidad máxima de instalación
es de 9 m, ver detalles constructivos en el Anexo 10, Anexo 11, Anexo 17, Anexo 18, Anexo 19, Anexo 20
y Anexo 21.
Consiste en una cámara en la cual el cilindro de la cámara está apoyado en un codo que obedece a un
cambio de lineamiento en la red. La profundidad máxima de instalación es de 9 m, ver detalles
constructivos en el Anexo 12, Anexo 13, Anexo 17, Anexo 18, Anexo 19, Anexo 20 y Anexo 21.
• Las conexiones de los sumideros a las cámaras prefabricadas GRP no podrán efectuarse en
el punto de empate de la tubería a la cámara, ni en el punto donde arranca el cilindro. Para
control de este tipo de labores, debe aparecer un mensaje en la cámara indicando: "prohibido
perforar esta cámara", las conexiones de sumideros en cámaras deben estar prefabricadas
desde la planta de fabricación.
• Para la instalación de las cámaras, se debe rellenar la zanja hasta una altura aproximada de 0.80
m. por debajo de la rasante para cámaras en GRP, altura a partir de la cual se debe construir
una viga perimetral de 30 cm X 30 cm., a la cual se le coloca el acero de refuerzo, conforme se
indica en los anexos para cámaras en GRP.
• Entre la viga perimetral y el cilindro en GRP se debe aplicar una lámina de lubricante de forma
que no haya adherencia entre ambos materiales.
• Para las cámaras en GRP, una vez se funda la viga perimetral, y esta adquiera la resistencia
requerida, se coloca un muro cilíndrico de mampostería unido con mortero, desde la viga
fundida hasta la altura de la rasante menos el espesor de la placa de cubierta. Finalmente se
coloca la tapa de la cámara de inspección, la cual queda 10 cm por encima del extremo superior
de la cámara.
• Bajo la placa de base se coloca una capa de nivelación con triturado para lograr un nivel
adecuado a la cámara.
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La cámara de inspección y acceso 1000 denominadas así por su diámetro interior, tiene una base, un
cono y el elevador ajustable. La base de polietileno es extremo campana para la conexión con el elevador
que es espigo x espigo. El elevador, elaborado con perfil cerrado de PVC tiene hidrosellos en los dos
extremos asegurando la hermeticidad y fácil instalación. Los conectores para la tubería son campana
para tubería de PVC corrugada NTC 3722-1 usando el hidrosello correspondiente. Estos conectores son
flexibles y pueden girarse 7.5 grados en cualquier dirección para acomodar mejor el ángulo de entrada de
las tuberías. El cono de polietileno puede ser concéntrico o excéntrico y es campana para conectarse con
el espigo del elevador, los hidrosellos están instalados en el elevador.
La cámara de inspección de 600 denominada así por su diámetro interior, tiene una base y un elevador
ajustable con características similares a la anterior, exceptuando la necesidad de cono. Esta cámara ha
sido diseñada para permitir la inspección en los alcantarillados, manipulando los equipos desde la
superficie, de tal forma que el acceso de las personas a los sistemas de alcantarillado sea mínimo, por
los riesgos que esto trae, por la poca utilidad que estas inspecciones pueden representar y por la
disponibilidad de tecnología moderna para su limpieza e inspección desde la superficie.
Las escaleras deben ser de material plástico no corrosivo, tipo fibra de vidrio reforzado.
La profundidad máxima de instalación para las cámaras 1000 y 600 es de 5 mts con una columna
máxima de agua de 3mts. Los detalles de las cámaras 1000 y 600 pueden observarse en el Anexo 22,
Anexo 23, Anexo 24, Anexo 25, Anexo 26, Anexo 27, Anexo 28, Anexo 29 y Anexo 30.
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Diámetro
(mm)
110
160
200
250
315
Nivelar el fondo de la zanja con material granular y localizar la base de la cámara en el lugar de
instalación, la base puede ser fácilmente manejada por dos personas. Si el suelo donde se localiza la
cámara es de baja capacidad portante, se deben tomar las medidas recomendadas por el estudio de
suelos.
La base de la cámara tiene la estructura necesaria para soportar los empujes del suelo y la subpresión
ocasionada por la presencia de niveles freáticos hasta 3,0 m de altura.
El relleno alrededor de la cámara se puede realizar a medida que se van ensamblando los componentes
de ésta, este material se debe compactar de acuerdo a los requerimientos estructurales de la vía ó área
donde se localiza la cámara, observar la norma técnica de EMCALI EICE ESP “NDC-SE-AA-012
Rellenos”.
Con el objeto de lograr una transmisión homogénea y efectiva de las cargas vivas aplicadas, el aro – tapa
debe estar apoyado como mínimo en una estructura de 0,15 m de suelo cemento al 15% en peso y una
capa de roca muerta de 0,1 m compactada al 90% del próctor modificado, lo anterior para los casos
donde no exista estructura vial con mayores especificaciones.
Sobre este relleno se instala el aro – base con la tapa, la cual se confina con el material final de la
estructura de vía ó del área donde se localiza la cámara, ver Figura 2.
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Figura 2. Relleno
• Máximo número de Conexiones: Al elevador se le pueden hacer máximo cuatro conexiones a una
misma altura, es decir, en el mismo diámetro, el distanciamiento ó separación de estas conexiones es
de 90°. La separación en la vertical de estas conex iones es de 0,3 m, es decir no deben haber
conexiones a menos de 0,3 m.
• La conexión técnica de estas conexiones es con el empleo del Adaptador “En sitio”, ver Figura 1.
6.3.1.4 Revisión de Flotación y Determinación del Anclaje para las Cámaras o Estructuras de
Conexión Prefabricadas
Se debe realizar el cálculo de flotación para la instalación de las cámaras, de acuerdo con los datos de
profundidad de la cámara y al peso unitario del suelo sobre el cual se va a apoyar.
Sea:
B Empuje
VT Volumen de la Tee
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WT Peso de la Tee
Fs Factor de seguridad
B = (VT+VM)*w Ecuación 10
Ws = Vs * s Ecuación 11
W= (WT+WM)+Ws Ecuación 12
El Fs es menor a 1.2, cuando los empujes hidrostáticos son mayores que las cargas restauradoras, lo
que quiere decir que debe preverse un anclaje para la instalación de la cámara, por lo cual puede tenerse
en cuenta lo indicado en la norma de EMCALI EICE ESP "NDI-SE-AA-017 Criterios de diseño de anclajes
en redes de acueducto y alcantarillado".
6.3.2 Aplicación
- Las cámaras de inspección de hormigón se aplicaran en obras nuevas y de reparación de los cruces de
tuberías. Igualmente pueden ser utilizadas en obras nuevas y reparaciones de vías en pavimento rígido
(concreto) y pavimento flexible.
Deben proyectarse cámaras de caída cuando la clave del tubo de llegada esté a más de 1.20 m de la
clave del tubo de salida.
• El diámetro máximo del bajante será de 15 pulg. a menos que se justifique uno de mayor diámetro.
ver detalles constructivos en el Anexo 31.
• Cuando se presenten caídas superiores a 3.00 m ó EMCALI EICE ESP lo considere conveniente se
deben proyectar estructuras especiales de caída. La profundidad máxima de instalación es de 5 m.
En el Anexo 32, se presentan esquemas de estructuras especiales, la aceptación de este tipo de
estructuras o cualquier otro, debe ser aprobada por EMCALI EICE ESP.
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Para realizar las cámaras de caída existen los siguientes accesorios, en el diámetro del colector de
Entrada:
- Tee PVC NTC 3722-1: Accesorio de donde parte la bajante de la cámara de caída, el diámetro de la
Tee es del colector de entrada.
- Bajante: Tubo PVC NTC 3722-1 Instalado en forma vertical y de altura variable.
- Codo 90° PVC NTC 3722-1: Accesorio que permite el c ambio de dirección vertical al níple horizontal
para conectar a la campana de la base de la cámara de caída, que tiene un diámetro interior de 1000
mm.
En una cámara las cotas de energía de los colectores afluentes siempre serán iguales o mayores a la
cota de energía del colector de salida, después de descontarle las pérdidas. Este cálculo se hace por
medio del método de la energía específica.
Para cálculos rápidos a nivel de anteproyecto, se podrán aplicar los siguientes criterios empíricos, que en
la mayoría de veces cumple con la condición requerida en el parágrafo anterior: mantener a la misma
altura dentro de la cámara las claves de todos los conductos que concurren a ella. Cuando esto no sea
posible las bateas de los conductos mayores quedarán más bajas respecto a las bateas de los demás; en
la mitad de los diámetros para tuberías de salida de diámetros menores o iguales a 18” y tres cuartos de
la diferencia de los diámetros para tuberías de salida de diámetros mayores a 18”.
En cámaras intermedias que a la vez van a ser usadas como cámaras iniciales, la batea de los tramos
iniciales debe colocarse a una altura no inferior a la de la clave del tramo secundario ó conducto principal
más alto que llegue a la cámara o salga de ella.
En cualquier caso la diferencia mínima entre cotas de batea entre los tubos de entrada y salida en una
cámara será de 1 cm.
- Diámetro Interno
• El diámetro interno para las cámaras de inspección en concreto, construidas en Sitio. Se indican
en el numeral 6.3.1.1 y en el Anexo 1, Anexo 3 y Anexo 5.
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- Tapas de acceso
Para las tapas y Aro – tapa se utiliza el polipropileno, material plástico no reciclable. Para
asegurar la calidad se debe cumplir con las normas UNE-EN-1852, UNE-EN-13476 y la ISO
15494 Accesorios y equipos de polipropileno (PP) para abastecimiento de agua.
En el Anexo 28, Anexo 29 y Anexo 30 se tienen los detalles de los Aro – Tapas de la cámara de
inspección PVC NTC 3722-1
• Las tapas de acceso para las cámaras prefabricadas en GRP se indican en el Anexo 17, Anexo
18, Anexo 19 y Anexo 20.
• Las tapas para las cámaras de concreto construidas en Sitio se indica en el Anexo 2.
- Rigidez o resistencia
• La rigidez mínima de las cámaras en GRP será de PS = 18 Psi. De acuerdo con las
condiciones del terreno y la profundidad de la red, podrá aumentar según como lo indique el
diseño.
• La resistencia mínima a la compresión de las cámaras de concreto construidas en Sitio, debe ser
2
de 21 MPa (210 kg/cm )
Para las cámaras prefabricadas de GRP y plásticas (Polietileno y PVC) el proveedor debe remitir a la
empresa el Certificado de Conformidad por lotes del producto o el sello de producto, de acuerdo con los
requisitos de esta norma, emitido por un organismo de certificación reconocido por la Superintendencia
de Industria y Comercio o por el organismo de acreditación del país de origen afiliado al International
Acreditation Forum (IAF), teniendo en cuenta lo indicado en la norma de EMCALI EICE ESP "NPL-SE-
NT-003 Criterios para la evaluación de la conformidad de los productos que adquiere EMCALI ".
El certificado de conformidad debe incluir la verificación de las propiedades de las cámaras y los
accesorios exigidos en las normas correspondientes.
6.8.1.1 Transporte
Las secciones deben transportarse de tal forma que se garanticen las condiciones de seguridad para
evitar daños en el material.
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6.8.1.2 Rotulado
• Tipo de cámara
• Fecha de fabricación
Las cámaras de inspección prefabricadas deben indicar en la sección de unión del cilindro con el cuerpo
de la cámara el aviso de: "prohibido perforar esta cámara".
Las escaleras de acceso al interior de las cámaras de inspección de hormigón construidas en Sitio
deben estar constituidas con varillas de acero inoxidable 304 de 19 mm (3/4 pulg), figuradas de acuerdo
con lo indicado en los Anexos. Deben tener un ancho de 0.40 m estar separadas de la superficie interna
de la cámara 0.20 m, y la separación entre cada paso debe ser de 0.40 m, ver detalles constructivos en
el Anexo 1, Anexo 3 y Anexo 31.
• Las escaleras de las cámaras en GRP, deben fijarse a platinas de acero inoxidable colocadas a lo
alto de la cámara, las cuales tienen un espesor e= 3/8 pulg de 2 pulg de ancho y longitud igual a la
altura del pozo. Platinas similares se instalaran en el costado exterior del GRP, las cuales se unirán
con las platinas internas por medio de pernos de 3/8 pulg, espaciados a lo alto cada 20 cm.
pretensionados a una carga de 250 Kg. cada uno (ver Anexo 8, Anexo 10 y Anexo 12).
• Las escaleras para las cámaras prefabricadas plásticas (polietileno y PVC) son modulares de fibra
de vidrio reforzado de acuerdo al Anexo 22. La fijación al elevador debe hacerse con tornillos y
tuercas de acero inoxidable, con arandelas dobles también de acero inoxidable y arandela de
caucho para control de infiltración
Como norma general las cámaras de inspección de alcantarillado construidas en el sitio, deben tener el
primer escalón a una altura de 0.50 m con respecto a la rasante.
Para tuberías flexibles con acople mecánico; se debe instalar una unión a la llegada del cilindro, de
acuerdo con las recomendaciones de cada fabricante. La unión debe quedar adherida externamente al
cilindro y el tubo se instala en la unión, para permitir acople mecánico y liberación de esfuerzos entre el
cilindro y el tubo, garantizando la estanqueidad de la conexión.
La cimentación mínima que debe utilizarse en los dos primeros tramos de tubería debe ser la
correspondiente a la especificada en la Norma de EMCALI EICE ESP "NDI-SE-AA-016 Requerimientos
para cimentación de tuberías en redes de acueducto y alcantarillado", y los rellenos alrededor del pozo de
inspección se deben colocar según el diseño aprobado por EMCALI EICE ESP.
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6.11 MATERIALES
Aquellos materiales destinados a la construcción de este tipo de estructuras y que a juicio de EMCALI
EICE ESP, no reúnan los requisitos de calidad exigidos, o que no cumplan las pruebas a que sean
sometidos, deben ser rechazados.
Los materiales a utilizar deben cumplir como mínimo los siguientes requisitos:
- Concreto reforzado, debe cumplir con la norma EMCALI EICE ESP "NCO-PM-AA-004 Concretos y
morteros", y los parámetros específicos establecidos en la presente norma.
2
- Mortero de pega con resistencia mínima de 12.5 MPa (125 kg/cm ) y impermeabilizado
integralmente.
- Ladrillo tolete recocido para los muros fabricados según la norma ICONTEC "NTC 4205 Ingeniería
civil y arquitectura. Unidades de mampostería de arcilla cocida. Ladrillos y bloques cerámicos" con una
2
resistencia mínima a la compresión de 10 MPa (100 kg/cm ).
- El acero de refuerzo debe cumplir con lo establecido en las especificaciones de EMCALI EICE ESP
"ECO-SE-AA-003 Suministro e instalación de acero" y "ECO-SE-AA-004 Suministro e instalación de
concreto”. Las dimensiones, diámetros, cantidades y calidad deben cumplir con lo indicado en los
planos y detalles constructivos que resulten tomando como base el Anexo 4, Anexo 5, Anexo 6 y Anexo
7 y de lo que se indica en el Anexo 1, Anexo 2, Anexo 3, Anexo 8, Anexo 9, Anexo 10, Anexo 11, Anexo
12, Anexo 13, Anexo 15, Anexo 16 y Anexo 21 suministrados por EMCALI EICE ESP.
- Para las cámaras prefabricadas, se debe solicitar la certificación indicada en el numeral 6.7, de la
presente norma.
La pérdida de energía experimentada por el flujo de agua en las estructuras de conexión y/o inspección
se debe a la superposición de varios fenómenos allí presentes. Entre estos fenómenos se destacan los
cambios de dirección que experimenta el flujo, las expansiones y contracciones que se llevan cabo en la
estructura, la confluencia de chorros y el efecto de la cañuela de direccionamiento de flujo.
El grado de relevancia de cada uno de los fenómenos que intervienen en el proceso de pérdida de
energía al interior de la estructura, depende del tipo de régimen bajo el cual operen las tuberías
conectadas a la estructura. De acuerdo con lo anterior, la manera de aproximarse a la estimación de las
pérdidas de energía en las cámaras de conexión y/o inspección es diferente dependiendo si el régimen
de flujo es subcrítico o supercrítico.
Adicionalmente, el cálculo de las pérdidas menores de energía causadas por la presencia de estructuras
en sistemas de alcantarillado requiere del conocimiento de cuál de las tuberías de llegada es la que
domina la hidráulica y establece el régimen de flujo.
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En aquellas cámaras de conexión y/o inspección en las cuales convergen más de una tubería entrante,
es necesario determinar cuál de ellas es la hidráulicamente dominante para hacer los cálculos de
pérdidas menores en la cámara. Se proponen los tres siguientes criterios:
3. Conducto con mayor valor resultante de multiplicar el caudal (Q) por la velocidad (v).
Este criterio propone seleccionar como conducto hidráulicamente dominante aquel que al multiplicar el
caudal que transporta por la velocidad de flujo, de como resultado el mayor valor.
Cuando las tuberías de entrada y de salida conectadas a la estructura de conexión y/o inspección operen
bajo régimen de flujo subcrítico, puede aplicarse el criterio de empate de la línea de energía como se
muestra en la Figura 3. El empate por línea de energía se lleva a cabo empleando la ecuación 14:
E1 = E 2 + hm
v12 v2
E 1 = y1 + ; E2 = y2 + 2 Ecuación 14
2g 2g
Hp = E 2 − E1 + h m
Donde:
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En aquellos casos en los que el valor de Hp sea positivo, la estructura de conexión y/o inspección debe
tener una caída de fondo de altura, Hp, entre la cota batea de la tubería hidráulicamente dominante y la
de la tubería de salida. Se debe verificar que las cotas de energía de las tuberías entrantes a la estructura
sean mayores que la de la tubería de salida, esto con el objetivo de evitar la formación de resaltos
hidráulicos. En aquellos casos en los que Hp resulte negativo o cero, la estructura no debe tener caída de
fondo, sin embargo se debe verificar nuevamente que las cotas de energía de las tuberías afluentes sean
mayores que la de la tubería de salida.
1. Método Estándar
Este método incluye de manera directa las características geométricas de la cámara y las condiciones
hidráulicas de la misma en el cálculo de las pérdidas menores de energía. La aplicación de este método
es recomendada en aquellos casos en los que ingresen a la cámara dos tuberías como máximo, que
presenten régimen de flujo subcrítico y el diámetro del tubo de entrada mayor sea igual al del tubo de
salida. Si bien existen coeficientes de pérdidas para este método, se recomienda emplearlo
especialmente en aquellos casos en los que el ángulo de deflexión máximo sea menor o igual a 15º.
El cálculo se lleva a cabo multiplicando la altura de velocidad en el conducto de salida de la cámara por
un factor de pérdidas menores que depende de la conformación geométrica de la misma, como se
muestra a continuación:
v2
hm = K m 2 Ecuación 15
2g
Donde,
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2. Método AASTHO
En este caso se tienen en cuenta tanto las características de los flujos entrantes como las de los salientes
a la cámara de conexión y/o inspección. Se recomienda emplear este método en aquellos casos en los
que ingresen más de 2 tuberías a la cámara, que presenten flujo subcrítico y que el diámetro del tubo de
salida sea mayor al diámetro mayor de los tubos de entrada.
hm = C s (H o + H I + H b ) Ecuación 16
v2
H o = 0.25 2
Ecuación 17
2g
v2
H I = 0.35 1
Ecuación 18
2g
v2
H b = K 1
Ecuación 19
2g
Donde,
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El valor de K depende del ángulo de deflexión en la cámara de conexión y/o inspección; los valores
establecidos por el modelo se pueden observar en la Tabla 3.
K Ángulo de deflexión
0.0 0º
0.19 15º
0.35 30º
0.47 45º
0.56 60º
0.64 75º
0.7 90º
0.7 180º
3. Metodología HEC-22
Este método consiste en multiplicar la altura de velocidad en el conducto de salida por un coeficiente de
pérdidas menores. Este método tiene como principal característica el involucrar un buen número de
variables propias de la red en el cálculo del coeficiente de pérdidas menores. Su aplicación es válida en
aquellos casos en los que se presenten regímenes de flujo supercrítico y existan tubos entregando caudal
por encima de la lámina de agua de la cámara.
v22
hm = K t Ecuación 20
2g
K t = K o ⋅ Cb .CQ .C d .C D .C p
Ecuación 21
Donde,
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0.15
Dp Dp
K0 = 0.1⋅ ⋅ (1 − Sen ∆) +1.4 ⋅ ⋅ Sen ∆ Ecuación 22
Ds Ds
Donde,
Es función del ángulo de entrada y del porcentaje de flujo que entra a través de una tubería lateral. Este
factor se aplica sólo si hay tres o más conductos en la cámara entrando al mismo nivel, de lo contrario el
factor es 1. Este factor se puede calcular empleando la Ecuación 23.
3
Q 4
CQ = (1 − 2Sen ∆ )1 − 1 + 1 Ecuación 23
Q0
Donde,
3
Q1 = Caudal tubería lateral (m /s).
3
Q0 = Caudal de salida en la estructura (m /s).
Sólo es significativo para flujo a presión. Cuando la relación entre la profundidad de agua en la cámara y
el diámetro de la tubería de salida es mayor a 3.2, se debe hacer esta corrección, de lo contrario el valor
de CD es igual a 1. El valor de CD se puede estimar con la Ecuación 24.
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3
D
C D = 0.5 s Ecuación 24
Di
Donde Di y Ds son los diámetros internos reales de los conductos de entrada y salida respectivamente.
Por su parte el factor de corrección por flujo se aplica solamente cuando la relación entre la profundidad
de agua en la cámara y el diámetro de la tubería de salida es menor a 3.2, de lo contrario su valor es 1.
Este factor se calcula con la Ecuación 25.
3/ 5
y
Cd = Ecuación 25
Ds
Sólo se aplica en aquellos casos en los que algún colector descargue por encima de la lámina de agua
existente en la cámara. En cualquier otro caso el valor de Cp es 1. Este factor puede calcularse
empleando la Ecuación 26.
h h − y
C p = 1 + 0.2 Ecuación 26
Ds Ds
Donde,
h = Distancia vertical medida entre la línea de flujo de la tubería que descarga por encima y el centro de
la sección de la tubería de salida (m).
La unión de tuberías operando bajo régimen supercrítico se lleva a cabo mediante dos diferentes
mecanismos: unión de tuberías sin caída y unión de tuberías con caída en la estructura de unión.
La unión de colectores sin cámara de caída se puede realizar cuando se cumplan las siguientes
condiciones:
- Las cotas de energía de las tuberías afluentes deben ser aproximadamente iguales.
- La cota de energía de la tubería de salida debe ser menor que la de las tuberías de entrada.
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- Aportes de caudal inferiores al 10% del caudal principal pueden llegar por encima de la cota de la
lámina de agua al interior de la estructura de conexión y/o inspección.
- La unión de tuberías con diámetros mayores a los 900 mm (Ver Figura 4) debe hacerse mediante un
análisis hidráulico basado en la ecuación de cantidad de movimiento. Esta ecuación se puede
expresar de la siguiente manera:
Q 32 b y2 Q2 Q2 b y2
+ 3 3 = 1 + 2 Cos ∆ + b3 3 1 Ecuación 27
gA3 2 gA1 gA 2 2
Donde,
3
Q1 = Caudal tubería de entrada 1 (m /s).
3
Q2 = Caudal tubería de entrada 2 (m /s).
3
Q3 = Caudal tubería de salida (m /s).
2
A1 = Área mojada transversal de la tubería de entrada 1 (m ).
2
A2 = Área mojada transversal de la tubería de entrada 2 (m ).
2
A3 = Área mojada transversal de la tubería de salida (m ).
y
En la Ecuación 27, los únicos valores desconocidos son b3 y 3 , los cuales pueden ser determinados
mediante un proceso iterativo en el que se adopten valores de b3 para encontrar el correspondiente valor
y
de 3 Con el objetivo de evitar la formación de resaltos hidráulicos se debe verificar que el flujo en el
conducto 3 siga siendo supercrítico.
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El diseñador debe sustentar y calcular de acuerdo con la literatura técnica específica las caídas en
las cámaras de inspección.
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7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Normas de Diseño de Acueducto y Alcantarillado de las Empresas Públicas de Medellín (EPM) ,2006.
HAESTAD METHODS. Stormcad for windows, storm sewer design & analysis software, user's guide.
U.S.A: Haestad Methods, 2000
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8. ANEXOS
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