vvEFA
DESCRIPCION
United States
Environmental Protection
Agency
Office of Water
Washington, D.C.
EPA832-F-99-032
Septiembrede1999
Folleto informativo de operacion y
mantenimiento del alcantarillado
Rehabilitation sin zanjas de
colectores del alcantarillado
A medida que las obras de infraestructura en los
Estados Unidos se hacen mas antiguas, aumenta
la importancia de la rehabilitation de los
sistemas de recoleccion para darle tratamiento al
agua residual. Las grietas, el hundimiento, la
intrusion de raices de arboles y otras
alteraciones que se desarrollan a medida que
pasa el tiempo deterioran las tuberias y otras
estructuras de conduction que conforman la red
de alcantarillado. Estas condiciones de
deterioro pueden incrementar la cantidad de
infiltration y afluencia (I/A) que ingresa al
sistema, especialmente durante los periodos de
lluvia. Los niveles crecientes de I/A representan
una carga adicional al sistema que disminuye su
capacidad total. Ademas del caudal de IIA, las
aguas pluviales pueden ingresar al alcantarillado
a traves de conexiones ilegales tales como
canales de techos de viviendas y bombas para el
drenaje. Si la combination del agua residual, la
infiltration y las conexiones ilegales de agua
pluvial que entran a la planta de tratamiento en
un momento dado sobrepasa la capacidad del
sistema, se puede producir la descarga de agua
residual no tratada a las aguas receptoras. Este
desvio del agua residual no tratada, conocido
como el desborde de drenajes combinados
(DDC), puede afectar adversamente la salud
humana asi como deteriorar el uso y la calidad
del agua receptora.
tuberia paralela adicional, o de reemplazo, a lo
largo de toda la tuberia existente, lo cual
requiere excavation. Mientras que estos
metodos tradicionales de rehabilitation de
colectores requieren el desenterrar y reemplazar
la tuberia deficiente (metodo de excavation y
reemplazo), los metodos de rehabilitation sin
uso de zanjas utilizan el colector existente como
una camisa receptora para la nueva tuberia. Las
tecnicas sin zanja para la rehabilitation de
colectores son un metodo de correction de las
deficiencias que requiere de un menor esfuerzo
para la restauracion del area, y que causa menos
alteration y degradation ambiental que el
metodo traditional de excavation y reemplazo.
Los metodos sin zanja para la rehabilitation de
colectores incluyen:
• La fractura de la tuberia, o expansion dentro
del colector,
• La insertion de revestimiento,
• La tuberia endurecida en el punto de
aplicacion; y
• El revestimiento con modification de la
section transversal.
El metodo traditional para aliviar la carga
excesiva del alcantarillado es el construir una
-------
Estas tecnicas alternativas deben ser entendidas
completamente antes de su aplicacion. Estos
cuatro metodos para la rehabilitation de
colectores se describen con mas detalle en las
secciones siguientes.
Fractura de la tuberia o expansion dentro del
colector
La fractura de la tuberia, o expansion dentro del
colector, es el metodo mediante el cual la
tuberia existente es forzada hacia el exterior y
dilatada por medio de una herramienta de
expansion. El metodo de Pipebursting™,
patentado en 1980 por la British Gas Company,
fue aplicado en forma satisfactoria por la
industria de tuberias de conduction de gas antes
de que su aplicabilidad fuera identificada por
otras agendas de servicios publicos con
infraestructura subterranea. En las dos ultimas
decadas se han patentado tambien otros metodos
de expansion dentro del colector. Durante la
expansion de la linea, la tuberia existente es
utilizada como guia para insertar el cabezal de
dilatation (pieza de la herramienta que rompe o
fractura la tuberia). El cabezal de dilatation,
generalmente arrastrado mediante una barra y
un montacarga de cable, incrementa el area
disponible para la nueva tuberia al forzar la
tuberia existente en forma radial hacia el
exterior hasta producir el rompimiento. El
dispositive que realiza la fractura arrastra detras
de si la nueva tuberia. El proceso de fractura de
la tuberia se ilustra en la Figura 1. Diversos
tipos de cargas de expansion, clasificadas como
estaticas o dinamicas, pueden ser utilizadas en la
herramienta que realiza la fractura para la
expansion de la tuberia existente. Las cargas
estaticas, que no requieren piezas internas
moviles, expanden la tuberia existente solo por
la action de arrastre de la herramienta que
realiza la fractura. A diferencia de las cargas
estaticas, las cargas dinamicas proporcionan
fuerzas neumaticas o hidraulicas adicionales en
el punto de impacto. Las cargas neumaticas
pulsan presion de aire interna dentro de la
herramienta que realiza la fractura de la tuberia,
mientras que las cargas hidraulicas expanden y
contraen la carga. A medida que la carga
dinamica hace la pulsation, o se expande y
contrae, el dispositivo que realiza la fractura de
la tuberia es extraido a traves de la tuberia
existente, rompiendola y reemplazandola por
una nueva que va directamente detras de la
misma. Las cargas dinamicas se requieren
frecuentemente para penetrar materiales de
tuberia y suelos dificiles. Sin embargo, debido a
que las cargas dinamicas pueden causar el
movimiento de los suelos cercanos - resultando
en la presion adicional y en el hundimiento del
terreno - las cargas estaticas se utilizan solo en
donde las condiciones de la tuberia y del suelo
lo permiten.
Durante el proceso de fractura de la tuberia, el
segmento rehabilitado del colector debe ponerse
fuera de servicio por desviacion del flujo a otras
partes de la red. Despues de que se termina el
proceso de fractura de la tuberia, las tuberias
laterales se vuelven a reconectar, usando
generalmente dispositivos roboticos de corte.
CABLE GUIA
CARGA DE
EXPANSION
TUBERIA NUEVA DE
POLIETILENO
Fuente: Disenado por Parsons Engineering Science, Inc.
1999
FIGURA 1 PROCESO DE FRACTURA
DE LA TUBERlA
-------
Insertion de revestimiento
La insertion de revestimiento es un metodo para
la rehabilitation sin zanjas cuya eficacia esta
bien establecida. Durante el proceso de
insertion un nuevo revestimiento de menor
diametro se coloca dentro de la tuberia
existente. En el espacio anular, el area entre la
tuberia existente y la tuberia nueva,
generalmente se pone un lechado de cemento
para prevenir filtraciones y para proporcionar
integridad estructural. Si el espacio anular entre
las secciones no es lechado, el revestimiento
nuevo no se considera estructural. El lechado
continuo del espacio anular proporciona el
sellado. Se pueden causar fallas y filtraciones si
solamente se hace el lechado de las secciones de
los extremes de la tuberia.
En la mayoria de las aplicaciones de insertion
de revestimientos, los registros sanitarios no
pueden funcionar como puntos de acceso
apropiados para realizar la rehabilitation. En
estos casos, una excavation de insertion debe
hacerse en cada segmento del colector. Debido
a este requerimiento, la mayoria de las
aplicaciones de insertion del revestimiento no
constituyen una tecnica completamente sin
zanjas. Sin embargo, la excavation requerida es
considerablemente menor a la realizada con el
metodo traditional de excavation y reemplazo.
Las condiciones del sistema y del lugar
determinan el ahorro en la cantidad de
excavation.
Los metodos de insertion del revestimiento
incluyen el de aplicacion continua, el de
aplicacion por segmentos, y de envoltura en
espiral. Los tres metodos requieren que las
tuberias laterales sean reconectadas por medio
de excavation, o por un cortador operado a
control remoto. En la insertion continua del
revestimiento, la tuberia nueva, unida para
formar un segmento continuo, es insertada
dentro de la tuberia existente en puntos
estrategicos. La instalacion de puntos de
acceso, tales como pozos de acceso u hoyos de
insertion, debe tener la capacidad de manejar la
flexion de la section continua de la tuberia.
La instalacion por el metodo de segmentos
requiere el montaje de los segmentos de la
tuberia en el punto de acceso. La insertion del
revestimiento por medio del metodo por
segmentos puede ser realizada sin redirigir el
flujo existente. En muchas aplicaciones, el flujo
existente reduce la resistencia de friction y de
ese modo ayuda en el proceso de la instalacion.
La insertion del revestimiento de envoltura en
espiral es realizada dentro de un pozo de acceso
o punto de acceso utilizando los bordes de
sellado en los extremes del segmento de tuberia
para hacer la conexion de los mismos. La
tuberia de envoltura en espiral es luego
insertada en la tuberia existente, tal como se
muestra en la Figura 2.
TUBERiA
EXISTENTE
.*/
/^/ TUBERfADE
/W ENVOLTURA
S/ /— EN ESPIRAL
/ CON BORDES
X DE SELLADO
Fuente: Disenado por Parsons Engineering Science, Inc.,
1999
FIGURA 2 PROCESO DE INSERCION DEL
REVESTIMIENTO DE ENVOLTURA EN
ESPIRAL
-------
Tuberia endurecida en el punto de aplicacion
Duante el proceso de rehabilitation de un
colector por endurecimiento de la tuberia en el
punto de aplicacion (cured-in-place pipe, CIPP),
dentro de la tuberia existente se inserta un tubo
flexible de revestimiento cubierto con una resina
fraguada termicamente, la cual se endurece para
formar la nueva tuberia. Normalmente el tubo
de revestimiento es insertado en la tuberia
existentes. El tubo flexible de revestimiento
sostiene la resina en position hasta cuando el
tubo es insertado dentro de la tuberia existente y
existente a traves de los pozos de acceso este
listo para el endurecimiento. Las resinas mas
comunes que se fabrican incluyen el poliester no
saturado, el ester de vinilo, y la resina epoxica,
cada una de las cuales tiene diferentes
resistencias quimicas a las aguas residuales
domesticas.
Como se instala el Insituform®
Figura 1. Una tuberia especial de textura de fieltro,
Insitube®, revestida en la parte exterior, es fabricada
para reemplazar correctamente la tuberia dafiada,
impregnada con una resina liquida termica, y
colocada dentro de un pozo de acceso mediante una
tuberia de inversion. Un extremo del Insitutube es
adherido firmemente al extremo inferior del angulo
de la tuberia de inversion.
Figura 2. La tuberia de inversion se llena luego con
agua. El peso del agua presiona al Insitutube dentro
de la tuberia dafiada y la voltea hacia afuera,
mientras que el lado impregnado con resina se
presiona firmemente contra las paredes interiores de
la tuberia existente. El lado revestido mas liso del
Insitutube se convierte en la nueva superficie interior
de la tuberia.
Figura 3. Despues de que el Insitutube es invertido
a lo largo de la tuberia existente hasta la distancia
deseada, el agua se hace circular por una caldera.
El agua caliente hace que la resina termica se
endurezca en unas pocas horas, haciendo el cambio
del Insitutube flexible a una tuberia rigida y
estructuralmente resistente que queda incrustada
dentro de la otra tuberia. La nueva tuberia no tiene
uniones o juntas y generalmente es mas fuerte que
la tuberia reemplazada. Se cortan luego los
extremes y se remueven la tuberia de inversion y el
andamiaje. Normalmente, no se producen
reparaciones complicadas con excavacion debido a
tine la mavoria del trabaio se reali/a sin rfimodon de
TUBERIA DE INVERSION
POZODEACCE
Fuente: Iseley and Najafi, 1995 (de Insituform®)
FIGURA 3 PROCESO TlPICO PARA LA INSTALACION DE UNA TUBERlA POR MEDIO DEL
ENDURECIMIENTO EN EL PUNTO DE APLICACION
-------
El metodo CIPP puede ser aplicado para
rehabilitar colectores con deficiencias tales
como grietas, uniones desfasadas, y segmentos
estructuralmente deficientes. El material de la
resina fraguada termicamente se incorpora con
los materiales de la tuberia existente para formar
un sellado de mayor impermeabilidad que el de
la mayoria de las otras tecnicas de rehabilitacion
sin zanjas. Los dos metodos CIPP principales
son el de montacarga fijo, y el de inversion en el
punto de construccion. Estos metodos son
utilizados durante la instalacion para movilizar
el tubo dentro de la tuberia existente. El metodo
de montacarga fijo utiliza el montacarga para
arrastrar el tubo de revestimiento a lo largo de la
tuberia existente. Despues de ser arrastrado, el
tubo de revestimiento se infla para que quede
fijo contra las paredes de la tuberia existente. El
metodo mas comun de inversion en el punto de
construccion utiliza la gravedad y la presion de
agua o de aire para forzar el tubo de
revestimiento a traves de la tuberia existente
para luego invertirlo. Este proceso de inversion
presiona la tuberia cubierta de resina contra las
paredes de la tuberia existente. Durante los
metodos de montacarga y de inversion en el
punto de construccion, se hace circular calor a
traves de la tuberia nueva para endurecer la
resina y formar asi una incrustation fuerte de la
tuberia nueva con la existente. La Figura 3
muestra un proceso tipico de CIPP mediante el
metodo de inversion por presion de agua.
RECUBRIMIENTO
TUBERiA DOBLADO TUBERiA
KISTENT
Fuente: Disenado por Parsons Engineering Science, Inc.,
1999
FIGURA 4 REVESTIMIENTOS
DEFORMADOS Y EN POSICION
Revestimiento con modification de la seccion
transversal
Los metodos para el revestimiento con
modification de la seccion transversal incluyen
los metodos de deformacion y reformacion, el
tratamiento quimico (swagelining™) y la
compresion mecanica (rolldowri). Estos
metodos modifican el contorno de la seccion
transversal de la tuberia o reducen su area
transversal de manera tal que el revestimiento
pueda ser desplegado a lo largo de la tuberia
existente. Posteriormente se hace la expansion
del revestimiento para que se amolde al tamafio
de la tuberia existente.
Durante la rehabilitacion de tuberias por
deformacion y reformacion, una tuberia flexible
nueva es deformada e insertada en la tuberia
existente. El metodo de deformacion de la
tuberia flexible varia de acuerdo al fabricante, e
incluye diversos procesos conocidos como de
"doblado y reformacion". Un metodo tipico es
el de doblar el nuevo revestimiento en forma de
"U", reduciendo su diametro en un 30 por
ciento, aproximadamente. Una vez que el
revestimiento es arrastrado a lo largo de la
tuberia existente, se calienta y presuriza para
que se amolde a la forma original de la tuberia.
La Figura 4 ilustra una seccion transversal tipica
del revestimiento deformado, y en position
luego del ser reformado.
Otro metodo para lograr un ajuste apretado entre
el revestimiento y la tuberia existente es el de
comprimir temporalmente la tuberia nueva antes
de que se coloque a lo largo de la tuberia
existente. Los procesos de swagelining y
rolldown utilizan medios quimicos y mecanicos,
respectivamente, para reducir el area transversal
del nuevo revestimiento.
-------
Durante el proceso de swagelining, un proceso
tipico de reduction, la tuberia nueva se calienta
y se pasa posteriormente a traves de una matriz
reductora. Una reaction quimica entre la matriz
y el material del revestimiento reduce
temporalmente el diametro del revestimiento
entre un 7 y un 15 por ciento, y permite que el
revestimiento sea arrastrado a lo largo de la
tuberia existente. A medida que el
revestimiento se enfria, este se expande hasta
alcanzar su diametro original.
El proceso de rolldown utiliza una serie de
rodillos para reducir el diametro del
revestimiento. De la misma manera que en los
metodos de deformation y reformation, se
aplica calor y presion para expandir el
revestimiento a su diametro original una vez que
se haya extendido a lo largo de la tuberia
existente.
A diferencia de los metodos CIPP, los de
modification de la section transversal no
utilizan resinas para retener el revestimiento en
position. Al no retener revestimiento con una
capa de resina, estos metodos no tienen el
requerimiento del tiempo de curado que si es
necesario para el endurecimiento en los metodos
de CIPP. Un ajuste apretado se obtiene una vez
que el revestimiento doblado se expande dentro
del diametro de la tuberia existente por el calor
y la presion aplicados. De la misma manera que
en el metodo CIPP, se forman hoyuelos en las
uniones de las tuberias laterales, y se emplean
metodos similares para su reconexion.
Los materiales tipicamente utilizados para
revestimientos con modification de las section
transversal incluyen el cloruro de polivinilo
(polyvinyl chloride., PVC) y el polietileno de alta
densidad (PAD).
Los metodos para la rehabilitation de colectores
sin uso de zanjas son ahora aplicados en forma
rutinaria en proyectos de mejora de sistemas de
alcantarillado en los Estados Unidos y en
muchos otros paises. La rehabilitation sin
zanjas de colectores ha sido utilizada con exito
por grandes ciudades tales como New York,
New York; Los Angeles, California; Boston,
Massachussetts; Miami, Florida; y Houston,
Texas; y en municipalidades de menor tamafio
tales como Baton Rouge, Louisiana; Madison,
Wisconsin; y Amarillo, Texas. Kramer and
Thomson (1997) estimaron que en el afio 2000
el valor comercial de los proyectos de
rehabilitation de colectores y tuberias a presion
costaran $5 mil millones de dolares a nivel
mundial.
En muchas municipalidades los proyectos para
la rehabilitation de colectores son una parte
esencial de los programas de operation y
mantenimiento (O/M) de los sistemas de
alcantarillado. Por ejemplo, como parte de un
programa de O/M centrado en un
mantenimiento preventive continue, el Condado
de Fairfax en Virginia identified la necesidad de
realizar las actividades de rehabilitation a dos
cuencas antiguas de la red de alcantarillado.
Todos los colectores y tuberias principales
dentro de cada cuenca fueron inspeccionados
por television. Los resultados de la inspection
por television seran utilizados para asignar
prioridades a las necesidades de limpieza, y para
ayudar a determinar las medidas apropiadas de
rehabilitation. Los proyectos considerados
dentro de las cuencas de alcantarillado han
utilizado los metodos de CIPP, y los de doblado
y reformation. En un esfuerzo para monitorear
la eficacia de las obras de rehabilitation, el
departamento instalo medidores de aforo
permanentes y temporales en las dos cuencas
del alcantarillado. Los procedimientos del
Condado de Fairfax, enfocados al
mantenimiento, han reducido el caudal
promedio que ingresa a la planta de tratamiento
de aguas residuales a pesar de que durante
varies afios la precipitation pluvial ha sido
mayor a la normal.
-------
APLICABILIDAD
Mientras que las tecnicas sin uso de zanjas se
pueden aplicar para la rehabilitation de tuberias
existentes en una variedad de condiciones, estas
tecnicas son particularmente valiosas en
ambientes urbanos en donde los impactos de
construction son particularmente negatives para
los negocios, los duefios de viviendas, y el
trafico automotor y peatonal. La presencia de
otros servicios subterraneos y la infraestructura
existente representan un obstaculo para el uso
del metodo traditional de excavation y
reemplazo, y por esto las tecnicas sin zanjas son
usadas extensamente en las areas en donde
aquellas estan presentes. La mayoria de las
tecnicas sin zanja son aplicables tanto a las
tuberias por gravedad como a las tuberias a
presion. Diversos metodos sin uso de zanja
tienen el potential de realizar reparaciones
TABLA 1 COMPARACION DE LAS DIVERSAS TECNICAS UTILIZADAS PARA LA
REHABILITACION DE COLECTORES
Metodo
Range de Instalacion
diametro, mm maxima, m
(pulgadas) (pies)
Material de la tuberfa nueva
Expansion en Ifnea
Insercion de
revestimiento
Revestimientos de
endurecimiento en el
punto de aplicacion
Revestimiento de la
seccion transversal
modificada
Reparacion puntual
interna
Fractura de la tuberfa
Por segmentos
De instalacion continua
Envoltura en espiral
Inversion en el lugar de la
obra
Con montacarga en el lugar
de la obra
Revestimiento aplicados por
rocfo
Doblado y formacion
Deformacion y reformacion
Reduccion qufmica
Reduccion ffsica (Rolldown)
Revestimiento de pared
delgada
Reparacion con robots
Lechado y sellado, y
aplicacion con rocfo
Sellado con articulaciones
Tuberfa endurecida en el
punto de aplicacion
100-600(4-24) 230(750)
100-4000(4-158) 300(1000)
100-1600(4-63) 300(1000)
150-2500(6-100) 300(1000)
100-2700(4-108) 900(3000)
100-1400(4-54) 150(500)
76-4500(3-180) 150(500)
100-400(4-15) 210(700)
100-400(4-15) 800(2500)
62-600(3-24) 300(1000)
62-600(3-24) 300(1000)
500-1100(20-46) 960(3000)
200-760 (8-30) NA
NA
NA
100-600(4-24) NA
100-600(4-24) 15(50)
PE, PP, PVC, GRP
PE, PP, PVC, GRP (-EP y -UP)
PE, PP, PE/EPDM, PVC
PE, PVC, PP, PVDF
Resina termofijada/ compuesto
de tejido
Resina termofijada / compuesto
de tejido
Resina epoxica/ mezcla de
cemento
PVC (termoplastico)
PAD (termoplastico)
PAD, PMD
PAD, PMD
PAD
Mezcla de cemento, resinas
epoxicas
Mezcla qufmica
Mangas especiales
Fibra de vidrio/ poliester, etc.
-------
Nota: Los metodos de insercion de revestimiento envuelto, reparacion robotica, y endurecimiento de la tuberfa en el punto de
aplicacion solo pueden ser utilizados para tuberfas de flujo por gravedad. Todos los demas metodos pueden ser utilizados con
tuberfas de gravedad o a presion.
EPDM: monomero de polipeleno etileno (ethylene polypelene diene monomer))
GRP: poliester reforzado con fibra de vidrio (glassfiber-reinforced polyester)
PAD: polietileno de alta densidad
PMD: polietileno de mediana densidad
PE: polietileno
PP: polipropileno
PVC: cloruro de polivinilo (poly vinyl chloride)
PVDF: cloruro de polivinilideno (poly vinylidene chloride)
Fuente: Iseley and Najafi (1995)
puntuales, asi como de hacer el revestimiento de
las tuberias de un pozo de acceso al siguiente.
En la mayoria de las aplicaciones las tecnicas
para la rehabilitacion sin zanjas de colectores
requieren un menor tiempo de instalacion y por
lo tanto tienen una menor necesidad de bombeo
para el desvio del flujo con relation a los
metodos tradicionales de excavation y
reemplazo. El tiempo de instalacion puede ser
critico en el procedimiento para decidir entre los
metodos de rehabilitacion sin zanjas de los
colectores y los de excavation y reemplazo. Por
ejemplo, al considerar las opciones de
reparacion o de reemplazo de un conducto de
impulsion que cruza el rio Elba en Heidenau,
Alemania, los funcionarios de la ciudad
determinaron que la tuberia no podria estar
fuera de servicio por mas de 12 dias (Saccogna,
1998). Como resultado de esta limitation de
tiempo, asi como la necesidad de reducir la
interruption del trafico de barcos, los
funcionarios de la ciudad eligieron rehabilitar la
alcantarilla utilizando el proceso de
swagelining™. El conducto, rehabilitado con
exito, estuvo fuera de servicio por solo ocho
dias.
La rehabilitacion sin zanjas de colectores puede
ser realizada para aumentar la capacidad
hidraulica del sistema de recoleccion. Mientras
que la expansion por fractura de la tuberia
generalmente produce el mayor incremento de
la capacidad hidraulica, la rehabilitacion con
otros metodos sin uso de zanjas puede tambien
incrementar la capacidad hidraulica al reducir la
friction. Se puede realizar un analisis
hidraulico de las condiciones antes y despues de
la rehabilitacion para evaluar el impacto en la
capacidad del sistema de recoleccion. En
general, el analisis hidraulico es realizado por
los ingenieros municipales y/o consultores
quienes preparan las especificaciones para los
contratistas.
Cada uno de los metodos sin zanja para la
rehabilitacion descritos anteriormente han sido
utilizados en diversas aplicaciones para un
amplio rango de tamafios y longitudes de
tuberias. Una comparacion de las tecnicas sin
uso de zanjas se muestra en la Tabla 1.
VENTAJAS Y DESVENTAJAS
Por medio de la reduction de los niveles del
caudal de I/A en el sistema de recoleccion, los
proyectos de rehabilitacion sin zanjas pueden
asistir a comunidades en el cumplimiento con
las normas de EPA del Acta de Aguas Limpias
(Clean Water Act). De esa manera se protege la
-------
integridad de los cuerpos receptores de agua que
estan potencialmente expuestos a altas
concentraciones contaminantes, al reducir el
caudal de desborde de agua residual de los
drenajes combinados. Ademas de la mejora
potencial de la calidad de los cuerpos de agua
receptores, la rehabilitation sin zanjas de
colectores requiere un trabajo de construction
substancialmente menor que el requerido por los
metodos tradicionales de excavation y
reemplazo. En areas de humedales y en areas
con vegetation establecida, los efectos de las
actividades de construction pueden impactar
profundamente a las plantas y al habitat
acuatico. La construction de servicios
subterraneos puede alterar las actividades de los
ciudadanos que viven y que trabajan en las areas
cercanas a las de construction. La
rehabilitation sin zanjas de colectores, dado su
potencial de reducir las perturbaciones del
terreno con relation a los metodos de
excavation y reemplazo, puede reducir el
numero de los desvios del trafico y de peatones,
evitar la remocion de arboles, disminuir los
ruidos producidos por la construction, y reducir
la contamination atmosferica por el uso del
equipo de construction. Ademas de estas
ventajas, la reduction de la cantidad de la
construction subterranea y en la superficie del
terreno restringe las zonas de trabajo a un
numero limitado de puntos de acceso, y reduce
el area en donde debe identificarse y
solucionarse las preocupaciones de seguridad
ocupacional. Las tecnicas para la rehabilitation
se deben seleccionar considerando las
limitaciones del sitio, las caracteristicas del
sistema, y los objetivos del proyecto. Una
comparacion de los costos economicos,
culturales y sociales de los metodos de
rehabilitation de colectores por excavation y
reemplazo puede ayudar a determinar si la
rehabilitation sin zanjas de colectores es o no
conveniente, y economicamente factible para un
sitio en particular. Debido a que algunas
excavaciones pueden ser requeridas para
reparaciones puntuales, las limitaciones de la
construction deben ser evaluadas para decidir si
las tecnicas de rehabilitation sin zanjas pueden
ser aplicadas. Si existen cambios importantes
en la section transversal entre los pozos, o si la
alineacion existente, la pendiente, o el material
existente del lecho de la tuberia deben ser
cambiados, cada tuberia debe ser rehabilitada
como un segmento independiente, requiriendo
actividades de excavation aun mayores. Las
limitaciones especificas de cada metodo de
rehabilitation sin zanjas de colectores se
enumeran en la Tabla 2. Como se puede
apreciar, los metodos de insertion de
revestimiento, el de deformation y reformation,
y el de endurecimiento de la tuberia reducen el
diametro de la tuberia, y tienden a disminuir la
capacidad hidraulica del colector. La tuberia
rehabilitada, sin embargo, puede tener una
menor rugosidad que la original. El coeficiente
de rugosidad depende del material de la tuberia.
Los nuevos materiales plasticos de alto
rendimiento tienden a reducir la rugosidad de la
tuberia a diferencia de los materiales de
concrete ya envejecidos. Ademas, la capacidad
hidraulica puede ser modificada durante la
rehabilitation si la infiltration de agua
subterranea se desvia en forma no intentional a
tuberias laterales que no tengan revestimiento.
Se puede realizar una evaluation para
determinar si el cambio en la friction de la
tuberia y el desvio del agua subterranea
compensan por la disminucion del diametro de
la tuberia, y se satisfacen los objetivos del
proyecto de incremento de capacidad maxima
de caudal y/o de reduction de derrames del
colector sanitario.
La mayoria de las aplicaciones sin zanjas para la
rehabilitation requieren que las tuberias
laterales esten cerradas por un periodo de 24
horas. El tratar de coordinar con los duefios de
las propiedades la suspension temporal del
servicio puede ser una tarea muy dificil y no
bien recibida. Las condiciones imprevistas
pueden incrementar el tiempo de construction y
aumentar el riesgo y la responsabilidad al
cliente y al contratista. Por ejemplo, durante un
-------
proyecto de rehabilitation en Norfolk, Virginia,
la fractura de la tuberia tuvo que ser coordinada
con la reubicacion de una subestacion electrica
proxima y se tuvo que redirigir del flujo de una
tuberia de impulsion que se encontro en un pozo
de acceso en donde iba a ubicar una excavation
para la insertion (Small, Gidley, and Riley,
1997). Ademas de estas eventualidades,
diversos servicios subterraneos abandonados
que no estaban indicados en los expedientes de
la ciudad o servicios publicos fueron
encontrados durante el desarrollo del proyecto.
Tales condiciones en suelos subterraneos se
encuentran en muchas otros zonas urbanas en
los Estados Unidos. Cuando se planifica la
rehabilitation sin zanjas, se deben coordinar los
proyectos de obras y servicios publicos de otras
agendas con los proyectos de rehabilitation del
alcantarillado.
DESEMPENO
La eficiencia de las tecnicas sin zanjas en la
reduction del caudal de I/A puede ser
determinada mediante aforos realizados antes y
despues la rehabilitation. La eficacia
tipicamente se calcula por medio de la
correlation de los datos de aforo y los del
volumen maximo de I/A que ingresa al si sterna
de recoleccion. Otro metodo para calcular el
I/A es el aislar la tuberia rehabilitada y aforar
los caudales antes y despues de la rehabilitation.
El funcionamiento de los proyectos de
rehabilitation de colectores en tres comunidades
al noreste de Illinois fue documentado por
Goumas (1995). Los resultados del monitoreo
dentro de estas tres comunidades antes y
despues de los aforos sefialan que se lograron
reducciones del caudal de I/A del 49, 65 y 82
por ciento. La Comision Suburbana de
Saneamiento de la ciudad de Washington
(Washington Suburban Sanitary Commission,
WSSC) utiliza el metodo de aislamiento y
medicion para evaluar el funcionamiento de los
proyectos de rehabilitation. Un analisis de 98
colectores principales que fueron rehabilitados
entre 1989 y 1995 indica que el caudal de I/A se
redujo en un 70 por ciento en los colectores
rehabilitados (WSSC, 1998). El Departamento
TABLA 2 LIMITACIONES DE LAS
ACTIVIDADES DE REHABILITACION SIN ZANJAS
DE COLECTORES
Metodo
Fractura de la tuberia
Insercion del revestimiento
Tuberia endurecida en el
punto de aplicacion (CIPP)
Revestimiento con
modificacion de la seccion
transversal
Limitaciones
Se requiere el desvfo del caudal.
Se requiere excavacion para la
insercion.
La accion de impacto puede causar
un movimiento de tierra significative.
Puede no ser adecuado para todos
los materiales.
Se requiere excavacion para la
insercion.
Reduce el diametro de la tuberia.
No muy adecuado para las tuberfas
de diametro pequefio.
Se requiere el desvfo del caudal.
El endurecimiento de la tuberia
puede ser diffcil en segmentos
largos de tuberfas.
Se debe permitir un tiempo
adecuado para el endurecimiento
de la tuberfa.
La instalacion deficiente puede ser
diffcil de corregir.
La resina puede coagularse en el
fondo de la tuberfa.
Reduce el diametro de la tuberfa.
Se requiere el desvfo del caudal.
La seccion transversal puede
encogerse, o no desdoblarse
despues de la expansion.
Reduce el diametro de la tuberfa.
Puede presentarse una infiltracion
entre la tuberfa nueva y la tuberfa
existente a menos se haga un sellado.
La tuberfa nueva puede proporcionar
un soporte estructural inadecuado.
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de Agua y Alcantarillado de Miami-Bade
(Miami-Dade Water and Sewer Department,
MDWASD) esta culminando uno de los
programas mas grandes en el pais para la
reduction del caudal de infiltration y afluencia.
El programa, cuya meta es la reduction del
caudal de I/A en todo el si sterna, utiliza las
tecnicas de rehabilitation de doblado y
reformation, de tuberia endurecida en el punto
de aplicacion, de fractura de la tuberia, y de
insertion del revestimiento junto con
reparaciones puntuales y roboticas. La
MDWASD ya ha tenido con exito este
programa; una reduction promedio del caudal
de I/A del 19 por ciento (20 millones de gal ones
por dia) fue lograda entre enero de 1995 y mayo
de 1998 con base en la comparacion del caudal
de la planta y el facturado (MDWASD, 1998).
En el condado de Fairfax, Virginia, entre junio
de 1994 y junio de 1998, los caudales de
periodos de lluvia fueron reducidos
significativamente dentro de las dos cuencas de
alcantarillo identificadas en el programa del
condado de rehabilitation preventiva. Esto se
logro pese a que el programa se limito a las
tuberias principales y troncales, y no incluyo el
control de caudales de I/A provenientes de las
tuberias laterales privadas (Fairfax County,
1998).
TABLA 3 RANGO TIPICO DE COSTO PARA COLECTORES PEQUENOS DE
ALCANTARILLADO
Tecnica Diametro de la tuberia, Rango de costo por metro lineal (por pie)
mm (pulgadas)
Fractura de la tuberia 203 (8) $130 - $260 ($40 - 80)
Insertion de revestimiento 427 (21) $260 - $550 ($80 - 170)
Tuberia endurecida en el punto de 203 (8) $80 - $215 ($25 - 65)
aplicacion
Revestimiento con modification de la 203(8) $58 - $162 ($18 - 50)
section transversal
Fuente: Kung'u (1998), Burkhard (1998), costo en dolares cotizados en 1998.
Estos costos son indicatives de los de algunos proyectos, pero el costo de cada proyecto es especffico para cada lugar en
particular.
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Estos estudios deben ser utilizados solamente
como un indicador de la remocion potencial del
caudal de I/A. Las tasas de remocion varian
dependiendo del material y de la condicion de la
tuberia, del tipo de suelos locales, del flujo del
agua subterranea, y de otras condiciones
especificas del lugar.
COSTOS
La Tabla 3 muestra el rango de costos para la
rehabilitacion sin zanjas de un colector principal
del alcantarillado de un tamafio tipico. Estos
costos incluyen la limpieza del colector (el costo
se incrementa por las obstrucciones grandes y
las reparaciones puntuales), y la inspeccion del
colector antes y despues de su rehabilitacion.
La rehabilitacion de colectores por medio de los
dos metodos, el metodo sin zanjas y el
tradicional de excavacion y reemplazo, puede
reducir los costos de tratamiento y de las
actividades de operation y mantenimiento en la
planta al eliminar, potencialmente, los caudales
de I/A. Ademas del ahorro de costos en el
tratamiento, los costos de energia para la
conduction de los caudales a la planta de
tratamiento podrian tambien verse reducidos
debido a la disminucion del caudal.
Una comparacion de costos entre el metodo de
rehabilitacion sin zanjas y el tradicional debe
considerar la condicion y caracteristicas del
lugar de la tuberia existente. Los factores que
determinan los costos de un proyecto de
rehabilitacion sin zanjas incluyen:
• Las deficiencias especificas de la tuberia
(tales como las uniones desfasadas, la
intrusion de raices, el agrietamiento severe,
u otras deficiencias);
• La profundidad de la tuberia a ser
reemplazada, y los cambios de pendiente a
lo largo de la tuberia;
• La ubicacion de los pozos de acceso;
• El numero de puntos de acceso adicionales
que necesitan ser excavados;
• La ubicacion de otros servicios que tienen
que ser evitados durante la construction;
• La provision de medidas para el desvio del
flujo;
• El numero de las conexiones del servicio
que necesitan ser reinstaladas; y
• El numero de cambios direccionales en los
puntos de acceso.
En general, la rehabilitacion sin zanjas de
colectores es mas economica con respecto al
metodo tradicional de excavacion y reemplazo
en la medida que se reduce la cantidad de
excavacion requerida para la obra. Ademas de
los costos de excavacion y de instalacion, las
actividades de limpieza e inspeccion son
tipicamente requeridas antes de la rehabilitacion
del colector.
REFERENCIAS
• El diametro de la tuberia;
• La cantidad de tuberia a ser rehabilitada;
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Director of Line Maintenance Division,
personal communication with Parsons
Engineering Science, Inc.
-------
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Chicago Reduce I/I with CIPP," Trenchless
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3. Iseley, T. and M. Najafi, 1995. Trenchless
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4. Kramer, S. R. And J. C. Thomson, 1997.
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Kung'u, Francis, 1998. Excavation and
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Kutz, G.E. Predicting I/I Reduction for
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Trenchless Pipeline Projects: Practical
Applications., ed. Lynn E. Osborn, pp. 103-
110. New York: ASCE.
Miami-Bade Water and Sewer Department,
(MDWASD) Coral Gables, FL, 1998. L.
Aguiar, Assistant Director, personal
communication with Parsons Engineering
Science, Inc.
Pipeline Rehabilitation Council, 1998. M.
Burkhard, president, personal
communication with Parsons Engineering
Science, Inc.
9. Saccogna, Laura L., 1998. Swagelining
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Trenchless Technology International 2(1):
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10. Small, A.B., J.S. Gidley, and D.A. Riley,
1997. "Design and Rehabilitation of an
Urban Gravity Interceptor Using
Pipebursting in Norfolk, Virginia,"
Trenchless Pipeline Projects: Practical
Applications., ed. Lynn E. Osborn, pp. 174-
182. New York: ASCE.
11. Washington
Commission,
Fitzsimmons,
Sanitary
Suburban
Laurel, MD,
Washington
Commission,
Sanitary
1998. A.
Suburban
personal
communication with Parsons Engineering
Science, Inc.
INFORMACION ADICIONAL
Fairfax County, Virginia
Ifty Khan, Director -Line Maintenance Division
Fairfax County Department of Public Works
6000 Freds Oak Road
Burke, VA 22015
Louisiana Tech University
Raymond L. Sterling, Ph.D., P.E.
Trenchless Technology Center
West Arizona Avenue
P.O. Box 10348
Ruston, LA 71272-0046
Miami-Dade Water and Sewer Department
Luis Aquiar, Assistant Director
4200 Salzedo St.
Coral Gables, FL 33146
Missouri Western State College
Mohammad Najafi, Ph.D., P.E.
Department of Engineering Technology
St. Joseph, MO 64507
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