Manual para Tuberías
Manual para Tuberías
Manual para Tuberías
ISTRAM®
por
BUHODRA INGENIERÍA S.A.
Es responsabilidad del usuario cualquier consecuencia que se derive de la utilización de éste material y,
por extensión, de los programas asociados que lo acompañan.
El objetivo de este seminario es que los asistentes conozcan las posibilidades del programa
para ejecutar proyectos de tuberías tanto apoyadas como enterradas, desde el diseño en
planta hasta la obtención de resultados.
Replanteo y perfiles.
¾ Selección de superficies de corte de los perfiles transversales.
ESQUEMA DE FICHEROS.
PROYECTO OBRA LINEAL.
↓
Fichero Índice................*.pol (uno por proyecto).
Contiene únicamente los nombres de los ficheros asociados a cada proyecto. No contiene datos de proyecto.
Planta.cej
Proyecto.pol
Generalidades. ............................................................................................................ 6
Redes.......................................................................................................................... 6
Diseño geométrico de redes. ............................................................................ 6
Tablas de componentes. ..................................................................................... 6
Entorno de diseño. ................................................................................................ 6
Diseño de la planta. .................................................................................................. 7
Diseño de la planta con el menú convencional.......................................... 7
Diseño de la planta con el menú específico de tuberías. ....................... 8
Diseño de la rasante. Tubos de sección circular y pozos. ....................... 11
Definición de pozos............................................................................................. 13
Definición de tubos. ............................................................................................ 15
Diseño de la sección transversal. ...................................................................... 16
Declarar eje de tipo tubería. ........................................................................... 16
Tubería en zanja. ................................................................................................. 16
ZONA DE PROTECCIÓN................................................................................. 17
ZONA DE CUBRICIÓN. ................................................................................... 18
RELLENOS DE ZANJA. .................................................................................... 20
Tubería apoyada. ................................................................................................. 22
Datos de tuberías. ............................................................................................... 23
Tubos vectoriales................................................................................................. 24
Camino de servicio.............................................................................................. 25
Acopios. ................................................................................................................... 25
Tablas de cubicación, planos y listados específicos de proyectos de
tuberías. ...................................................................................................................... 26
Tablas de cubicación. ......................................................................................... 26
Planos....................................................................................................................... 27
Listados. .................................................................................................................. 29
Practicas...................................................................................................................... 30
Generalidades.
Redes.
Una red, en su concepción topológica, está formada por los siguientes elementos descritos
geométricamente y relacionados entre sí:
Estos objetos son creados o modificados por herramientas de tipo CAD. Sus datos son
almacenados en estructuras organizadas de datos sobre archivos y/o en bases de datos.
Una red se puede definir a partir de un dibujo formado por polilíneas, que a su vez puede ser
importado de dibujos creados en otros programas, convertido desde un dibujo en nuestro
CAD general, o definido en el entorno de trabajo de diseño geométrico de redes.
Tablas de componentes.
Las tablas de componentes son estructuras de datos que definen las propiedades
(geométricas o de otro tipo) de cada uno de los objetos o componentes disponibles para
crear una red. Cada componente tiene unas propiedades y limitaciones geométricas que lo
caracterizan.
En el diseño de una red física utilizamos como básicos los componentes lineales o arcos
(tubos, cunetas, canales,...) y como nodos los conectores o accesorios (codo, te, pozo,...).
Entorno de diseño.
cartografía, además, es muy importante para trazar un tramo paralelo a un borde de acera a
cierta distancia y a cierta profundidad, etc.
Diseño de la planta.
Para el diseño del eje en planta se dispone de dos opciones: usar el menú convencional o el
menú específico de tuberías. En cualquier caso, el objetivo es el mismo: obtener el arhcivo
.cej con el diseño de los ejes en planta.
En este caso se usa el mismo menú de diseño en planta que para el caso de ejes de
carretera y ferroviaros, con la particularidad de que los diferentes tramos de tuberías se
pueden definir según sucesivas alineaciones unidas directamente (sin curvas de acuerdo
horizontal, evidentemente). Se debe, por tanto, ignorar el mensaje de error relativo a los
puntos angulosos que detecta el programa. Puede ser útil en esta fase el enganche a vértice
anterior [V] para conectar las alineaciones.
En el diseño del trazado en planta de las zanjas que alojarán las tuberías, no es usual utilizar
radios, así es que el diseño puede consistir en una serie de alineaciones rectas.
NOTAS
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Varias de las opciones que aparecen en este menú se corresponden con el menú de diseño
en planta convencional, por lo que sólo se describen a continuación aquellas específicas de
este tipo de proyectos.
• Radio mínimo: Se considera a efectos de diseño que los tubos se pueden doblar sin
bajar de este valor, es decir, el tubo no puede tener un radio inferior al indicado en
este campo. Se puede seleccionar un radio mínimo diferente para cada una de las
alineaciones. Por defecto, al añadir la alineación, se toma como radio mínimo el del
eje. En el modo Tubo, se puede seleccionar un radio mínimo diferente para cada
alineación. Por defecto al añadir la alineación se toma como radio mínimo el del
eje. Si se utiliza un radio mínimo de 0.0, el tubo se coloca sin radio de giro y forzado
al ángulo del codo con su holgura.
• Longitud tubo: Permite definir una longitud del tubo en planta para que al ir
definiendo los sucesivos nodos que forman las alineaciones del eje sean
obligatoriamente de esa longitud ó múltiplos de ésta. Si se activa la casilla L3D,
entonces las longitudes de los tubos se miden en dimensión real teniendo en cuenta
las pendientes.
• Tabla de codos: Puede asociarse a cada eje una tabla de diseño (.dip) especificas
para tuberías. Estas tablas contienen para cada codo o conector, su ángulo nominal y
un valor para la holgura admisible, además del nombre que aparecerá en el menú.
Se incluye en la librería la tabla CODOS.dip que contiene los mismos datos que se
cargan por defecto cuando no se ha seleccionado ninguna tabla:
Si se desea que al añadir una alineación se copie el codo anterior para evitar tener que
introducirlo de nuevo, entonces se debe activar la opción Al añadir, copiar el codo anterior de
las OPCIONES del menú vertical de PLANTA.
En este menú de alineaciones aparece una línea para cada nodo con los siguientes datos (se
permite variar el número de datos visibles en el cuadro de dialogo entre 2 y 20 nodos):
Z Cota del nodo (permite, por tanto, ir definiendo la rasante desde la planta).
Si no se declara ningún valor, entonces las cotas se declararán desde el
menú RASANTES. Estos valores de Z guardan y recuperan de los archivos
.cej.
CONECTOR Las tablas de componentes son estructuras de datos que definen propiedades
(geométricas ó de otro tipo) de cada uno de los objetos o componentes
disponibles para crear una red. Cada componente tiene unas propiedades y
limitaciones geométricas que lo caracterizan.
El conector del punto anterior fija el azimut de salida del nuevo. En el diseño
de una red física se utilizan como básicos los componentes lineales o arcos
(tubos, cunetas, canales,…) y como nodos los conectores o accesorios (codo,
tes, pozos,…).
Los codos tienen un ángulo característico y una cierta holgura. Son codos
típicos los de 90º y las sucesivas mitades: 45º, 22’5º, 11,25º. Las “tes”
suelen ser de 90º. También podemos considerar los manguitos como un codo
a 0º con +/- holgura.
EJE, N Para ramales, el primer y último nodo pueden hacer referencia a un nodo de
un eje previo, y en este caso las coordenadas se calculan automáticamente.
En este primer nodo también se puede colocar un conector (por ejemplo, T
90) que limita la orientación del primer tubo.
Un eje definido en modo Tubo puede salir desde una alineación de cualquier tipo de un eje
definido en modo normal. El punto que se toma es el punto de tangencia de la alineación y
su azimut como referencia angular para el conector.
El eje del tubo puede salir también de la proyección de un punto cualquiera sobre otro eje.
Para ello, en el campo EJE se debe anotar el número del otro eje, en el campo N adyacente
se anota como número de nodo el valor "0" y en las casillas X,Y las coordenadas del punto a
proyectar. El programa proyecta entonces este punto sobre el eje y utiliza el azimut como
referencia angular para el conector.
Se permite bloquear, para cada nodo, el valor de las coordenadas, el radio o el accesorio, de
modo que al modificar uno de estos datos en un nodo anterior, el reajuste automático del eje
no cambie los datos bloqueados:
La rasante marca la traza de la generatriz más baja de la tubería (aquella por la que
discurriría el último hilo de agua) en un perfil longitudinal.
La definición de rasantes se realiza de modo idéntico al seguido para carreteras, con o sin los
correspondientes acuerdos verticales. De nuevo pueden resultar muy útiles aquí las opciones
de enganche a vértice o los botones [V] para conectar los sucesivos tramos, formando
puntos angulosos.
El botón [Por pozo] permite calcular para el dato de rasante actual las
coordenadas PK1,Z1 donde el dato de rasante anterior corta al pozo
inmediatamente posterior.
Así, por ejemplo, si previamente se han definido los pozos a lo largo del longitudinal en los
PK’s correspondientes, cuando se está definiendo una alineación de rasante y al definir la
segunda alineación se utiliza la opción [Por pozo], el programa calcula las coordenadas del
PK1, Z1 de esta segunda alineación de rasante.
A diferencia de lo que
ocurre en el caso de
carreteras, en la definición
de rasantes de tuberías
aparecen frecuentemente
tramos verticales o
resaltos. Para definirlos
puede darse, por ejemplo, el vértice anterior y dejar pulsado el botón [V] adyacence al
campo donde se puede definir la pendiente (en ningún caso deben darse rasantes verticales
para un idéntico PK variando la cota). De esta manera se consigue
un tramo de rasante con pendiente de 90º.
NOTAS
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Definición de pozos.
A través del menú desplegable situado encima del navegador de alineaciones, se puede
pasar al menú de [POZOS]. Los pozos (de registro, acceso, etc.) suelen disponerse en los
cambios de alineación y/o de pendiente de la tubería, coincidiendo con tramos de rasante
vertical. El pozo actual aparecerá en pantalla en color amarillo, en tanto que los restantes
pozos se representan con color blanco.
El botón [ÚTILES] da acceso a una serie de herramientas muy prácticas para el diseño de
pozos:
• Rasantes por fondo de pozos: Crea una rasante trazando las alineaciones por el
fondo de los pozos ya definidos.
• Pozos en vértices: Esta opción crea de forma automática un pozo en cada uno de
los nodos del eje en planta aunque se conserve el azimut (caso de, por ejemplo, un
manguito sin holgura y radio mínimo 0) y al comienzo y final del mismo. El eje en
planta puede estar formado por alineaciones rectas o por alineaciones circulares.
• Ajustar a saltos verticales: Ajusta los PK’s de los pozos que estén muy próximos a
rasantes verticales haciendo coincidir el PK.
• Nombre para el pozo que aparecerá en los correspondientes listados y planos (por
defecto, P1, P2,…). El programa ofrece la posibilidad de dar un nombre de base y el
número para el primer pozo. Estos valores serán utilizados por las opciones [Añadir
pozo], [Insertar pozo] y [ÚTILES] ----- Renumerar para componer de forma
automática los nombres de los pozos.
• PK de situación del pozo, dado de modo gráfico (con o sin enganche), o numérico.
Es posible dar simultáneamente el PK y la cota del pozo de
forma gráfica si se selecciona la opción PK, dZ Boca situada al
lado del selector de modo, lo que puede resultar muy útil en
determinados casos.
Es posible definir los PK’s de los POZOS y de los TUBOS haciendo clic en su posición en
planta. Para ello basta con desplegar desde cualquier submenú de ALZADO la vista de
RASANTES pulsando sobre [Ras] en el menú vertical, después pulsar sobre el botón [DATOS]
de esta vista para desplegar el cuadro de diálogo de RASANTES y cambiar a POZOS o
TUBOS, desde donde el PK queda fijado al picar en la ventana general de la planta su
posición.
• Cota de la boca del pozo, que puede darse relativa al terreno, relativa a la rasante
o de forma absoluta.
• Solera o profundidad del pozo, que también se puede dar medida desde la superficie
del terreno o desde la rasante más baja.
NOTAS
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Definición de tubos.
A través del menú desplegable situado encima del navegador de alineaciones, se puede
pasar al menú de [TUBOS]. Los tramos de tubo siguen la rasante definida y contienen la
siguiente información:
• Material del tubo, que aparecerá rotulado en los planos de planta y longitudinal.
• Espesor de las paredes del tubo en milímetros (para 2 tubos). Si hay uno solo, se
utilizará el dato de la derecha.
El tubo actual aparecerá en pantalla en color amarillo, en tanto que los restantes tubos se
representan con color blanco.
La definición de todos los tubos se puede guardar y cargar en un archivo del tipo .tbt,
aunque no es un paso necesario pues se incluye directamente, sin más que salir del menú,
en el archivo de definición de alzado .vol correspondiente. Al cargar en un proyecto un
archivo .vol que contenga definición de pozos o tubos, el menú de ALZADO toma la forma
correspondiente a un proyecto de tuberías.
Para que un eje sea reconocido por el programa como de tipo tubería, es necesario
indicárselo en ALZADO ------ TIPO ----- [TUBERÍAS]. Esto provoca que tanto el cuadro de
diálogo de definición de RASANTES como el de ALZADO presenten el aspecto apropiado para
este tipo de ejes:
La mayoría de opciones del menú ALZADO son comunes a las usadas en un eje convencional,
por lo que aquí sólo se describen las específicas de este tipo de ejes.
Tubería en zanja.
En general, la zanja consta de una zona de protección y una zona de cubrición o zanja
propiamente dicha. Luego, si es necesario definir una prezanja, se completará la información
en el menú de [PREZANJA], que es similar al de [DESMONTE] de un eje convencional.
ZONA DE PROTECCIÓN.
• Altura de la rasante sobre el punto bajo interior del tubo (dZ), lo cual permite
independizar la rasante real del tubo de la rasante diseñada.
• En caso de dos tubos, distancia de la generatriz inferior del interior del tubo izquierdo
hasta el fondo de la excavación (hi).
En la siguiente ilustración se observan los parámetros a utilizar para usar dos tubos y el
resultado en una típica conducción con dos elementos:
ZONA DE CUBRICIÓN.
• Altura máxima (H): Se mide desde el fondo de la excavación y debe ser mayor que
la suma del vector de protección y el recubrimiento mínimo.
Si el nivel del terreno es mayor que la altura máxima (H), la excavación finaliza a la altura
del terreno. Pero si el nivel del terreno pasa por encima de la altura máxima (H) pero se
mantiene bajo el máximo tolerable, se culmina igualmente la excavación a la altura del
terreno:
Si el nivel del terreno sobrepasa al máximo tolerable, será necesaria la realización de una
prezanja a partir de la altura máxima y el correspondiente desmonte, interrumpiéndose el
vector zanja con una berma BD y la sección definida en el menú [PREZANJA] a partir de
dicha berma:
En caso de terraplén la berma tiene valor BT y a partir de ella se añade la sección definida
en el menú de [TERRAPLÉN].
RELLENOS DE ZANJA.
Este menú permite definir los elementos de relleno en los que se descompone la zanja para
su cubicación. El correspondiente menú flotante permite introducir los parámetros, según un
modelo:
• Ancho (A): Es la anchura de la cama o pieza de apoyo del tubo. Esta anchura puede
ser mayor que la excavación, con lo que se extrapolan las dimensiones de esta pieza
hasta rellenar la anchura nominal de la excavación. Para una cubicación correcta,
siempre deberá existir esta pieza. En caso de que no haya una cama de hormigón
como tal, daremos una anchura y un ángulo suficientes para que se asimile como tal
ese relleno de protección único.
• alfa: Ángulo de cierre de la cama desde el eje del tubo (positivo en sentido
antihorario), que marca los riñones. Si la altura H cubre totalmente al tubo, no tiene
sentido este ángulo. Si la altura H supera la altura del eje del tubo, la pieza se
descompone en dos partes (a efectos de medición), superior e inferior.
• Espesor P1, Espesor P2 y Espesor P3: Son los espesores de los distintos
materiales del relleno de protección. Se puede utilizar el relleno P1 aunque no se
haya definido el taco de apoyo del tubo. Podría rellenarse toda la zanja con el taco
de soporte del tubo o con el relleno P1 o el P2 o el P3 o cualquier combinación de
ellos. Se admite que la suma de los rellenos de protección (P1+P2) alcance un valor
mayor o igual a la altura prevista para la zona de protección. En este caso el
programa reduce la altura de P2 para que la suma P1+P2 sea igual a la altura de la
zona de protección.
• Espesor C1, Espesor C2 y Espesor C3: Son los espesores del relleno de cubrición
y permiten la descomposición en tres alturas de otros tantos materiales. La altura C1
deberá darse hasta el comienzo de la prezanja, dado que deberán quedar
completamente definidos los límites de forma que en las mediciones aparezcan
perfectamente cubicados los rellenos de zanja y prezanja.
Tubería apoyada.
• Ángulo de cierre de la cama, desde el eje del tubo, positivo en sentido antihorario, y
que marca los riñones (alfa).
• Altura de la misma que llega, al menos, hasta la generatriz inferior del tubo (H).
NOTAS
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Datos de tuberías.
Si la pendiente de trazado es muy fuerte, existirá cierto error en la utilización de los datos en
función de que la altura se mida teniendo en cuenta la normal al terreno o no. Para ello el
programa ofrece la manera de seleccionar la opción más correcta.
• Circular: Si se selecciona esta opción, los perfiles mostrarán la sección del tubo con
geometría circular. Es aconsejable su uso en el caso de que las deformaciones sean
muy grandes debido a elevadas pendientes, aunque es menos realista.
• Vectorial: En este caso hay que introducir el número de tubo. Este número hace
referencia a una lista de tubos vectoriales, definidos en el menú de [TUBOS
VECTORIAL]. En el caso de dos tubos, es posible asociar una geometría diferente a
cada uno. Se admiten transiciones entre secciones tipo con diferentes tubos
vectoriales. Las transiciones deberían realizarse entre secciones de geometría similar
con el mismo número de puntos en cada vector de los que componen las superficies
de los tubos.
Tubos vectoriales.
Este menú permite definir una serie de tubos de forma parecida a los túneles. En este caso la
definición es siempre vectorial, pero puede partirse de dos diferentes patrones: tubos
elípticos (incluidos circulares) y tubos rectangulares (marcos, cajones...). En los patrones de
definen los diámetros o los lados y el espesor (en mm).
A partir del patrón seleccionado con [Copiar patrón] se puede [EDITAR] la geometría para
añadir los detalles. Las geometrías se construyen con cuatro superficies:
A los puntos de las cuatro superficies que definen el tubo se les añade un código al objeto de
poder representar cualquier punto característico de la sección del tubo.
Las coordenadas son relativas a la rasante (eje en alzado). Por defecto la rasante está en el
centro de la base de la cara interior del tubo (0.0,0.0).
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Camino de servicio.
Mediante esta opción es posible definir un camino de servicio anexo a uno de los lados de la
zanja:
Los demás valores que se necesitan para su generación pueden deducirse del modelo que
acompaña el menú.
Acopios.
Desde este menú se puede crear una sección tipo con el ancho requerido para apilar los
materiales de excavación de la zanja y desbroce.
Se puede definir para una misma sección tipo acopios de tierras por un lado y camino de
servicio por el lado contrario. En este caso, no se ejecuta el acopio de vegetal.
Tablas de cubicación.
Por ello se usan 6 tipos de línea en las secciones de tuberías enterradas, para separar los
distintos componentes del relleno: L121, L122, L123, L124, L125, L126. También aparecerá
(si se define), una línea de reposición (L155) debido a que ésta puede no coincidir con la
superficie del terreno cuando se define un bombeo circular en la cubrición.
Las tablas de mediciones consideran incluso los rellenos de falso túnel y excavación de
zapatas de falso túnel en el caso de llevar la tubería por el interior de un falso túnel.
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PERFIL MATERIAL AREA PERFIL VOL. PARCIAL VOL. ACUMUL. MATERIAL AREA .....
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0.000 TERRAPLEN 8.062 0.00 0.0 D_TIERRA 8.562
VEGETAL_TOTAL 6.154 0.00 0.0 HOR_LIMPIEZA 2.313
CUBRICION_1 10.080 0.00 0.0 CUBRICION_3 0.432
PROTECCION_3 24.360 0.00 0.0 VEGETAL_ZANJA 5.722
VEGETAL_PREZAN 0.432 0.00 0.0 EXC_ZANJA 8.562
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* * * RESUMEN DE VOLUMENES TOTALES * * *
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MATERIAL VOLUMEN
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TERRAPLEN 1621.594
D_TIERRA 33825.813
VEGETAL_TOTAL 11266.975
ENTIBACION 532.038
HOR_LIMPIEZA 2760.564
TUBO 6991.810
REPOSICION 0.013
CUBRICION_1 13437.904
CUBRICION_3 4236.832
PROTECCION_3 28700.870
VEGETAL_ZANJA 8656.692
VEGETAL_PREZAN 2610.283
EXC_ZANJA 32199.203
EXC_PREZANJA 1626.617
Planos.
De cara a la rotulación de los ejes en planta, el programa ofrece en su librería tablas .dip
para uso específico en tuberías, como son el codos.ali (que rotula PK y ángulos de los codos)
y el codos2.ali, que rotula los nombres de los conectores aplicados en cada nodo de la red
(codo 45, manguito, etc.). Se recuerda al usuario que estos nombres pueden definirse en
una tabla de diseño de planta para tuberías como la codos.dip.
También existen ficheros específicos para la representación en planta del tubo y los pozos,
como por ejemplo: tuberias.lil, tuberia2.lil, tuberia3.lil (ángulo real), tuberia3p.lil (ángulo en
planta), tuberia3c.lil (ángulo del conector), tuberia4.lil (ángulo real), tuberia4p.lil (ángulo en
planta), tuberia4c.lil (ángulo del conector) y tuberias4i.lil (para doble tubo).
Así mismo existen plantillas de planos para longitudinales específicas para la representación
del perfil longitudinal: ISP20.gui, ISP22.gui, ISP22b.gui, tubos3.gui, tubos4.gui, tubos5.gui y
tubos6.gui.
Listados.
En el menú LISTADOS hay una sección específica para proyectos de tuberías, y que permiten
obtener características de los accesorios, superficies de entibación, inventarios de tubos y de
pozos,...
NOTAS.
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Practicas.
EJEMPLOS ISTRAM®
SEMINARIO DE TUBERIAS
Objetivos:
1.- Cargar el archivo abrilgrande.edm y sobre él definir la planta del primer eje. Para
ello se seguirá el modelo propuesto en la figura 1.1, con una restricción de la longitud
del tubo de 20m, compuesto por 4 nodos. En el segundo nodo insertar un conector
tipo Codo 90, en el tercer nodo insertar un conector tipo Libre, y en el cuarto nodo
insertar un conector tipo T 90.
2.- Definir un segundo eje que parta del nodo 2 del primer eje y que este compuesto por
3 nodos. El primer nodo llevará un conector tipo Codo 90. En el resto de nodos
insertar conectores tipo Libre.
Práctica 2. RASANTE.
1.- Cortar perfiles del terreno desde el menú REP.Y PERFIL, TRASVERSALES.
2.- Insertar pozos en todos los nodos de la geometría de planta, definiendo las
dimensiones de la cabeza y el fondo de estos.
3.- Crear una rasante que pase por los pozos de resalto creados, añadiendo en estos
alineaciones de rasantes verticales.
Práctica 3. ALZADO
Eje 2
Eje 1