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EMPRESA DE ACUEDUCTO, DE ACUEDUCTO, ALCANTARILLADO ALCANTARILLADO Y ASEO ASEO DE BOGOTÁ E.S.P.

CONTRATO No. 1‐02‐25500‐0690‐2011

REALIZAR EL DISEÑO A DISEÑO A NIVEL DE INGENIERÍA DE DETALLE DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE “CANOAS” EN LOS COMPONENTES ASOCIADOS COMPONENTES ASOCIADOS AL AL SISTEMA DE TRATAMIENTO PRIMARIO CON ASISTENCIA CON ASISTENCIA QUÍMICA

PRODUCTO No. 8 INFORME DE INGENIERÍA DE DETALLE GUÍAS DE DISEÑO Versión 00

Preparado por: CONSORCIO CDM Smith ‐ INGESAM SAS

Noviembre de 2014

Tabla de contenido TABLA DE CONTENIDO------------------------------------------------------------------------------------------------- I LISTA DE TABLAS T ABLAS----------------------------------------------------------------- ------------------------------------ VII LISTA DE FIGURAS -------------------------------------------------------------------------------------------------- VIII LISTA DE APÉNDICES ------------------------------------------------------------------------------------------------- IX SECCIÓN 1 CIVIL E HIDRÁULICA ------------------------------------------------------------------------------- 1-1 1.1 CÓDIGOS, ESTÁNDARES Y REFERENCIAS ------------------------------------------------------------------------ 1-1 1.2 LOCALIZACIÓN DEL SITIO DE LA PLANTA ----------------------------------------------------------------------- 1-2 1.3 TOPOGRAFÍA DEL TERRENO ------------------------------------------------------------------------------------- 1-2 1.4 PREPARACIÓN DEL SITIO ---------------------------------------------------------------------------------------- 1-3 1.5 VÍA DE ACCESO Y VÍAS INTERNAS -------------------------------------------------------------------------------- 1-4 1.6 TUBERÍAS Y CONDUCCIONES PRINCIPALES --------------------------------------------------------------------- 1-7 1.7 SUMINISTRO DE AGUA ------------------------------------------------------------------------------------------- 1-8 1.8 DRENAJE ------------------------------------------------------------- -------------------------------------------- 1-10 1.8.1 DRENAJE SANITARIO -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1-10 1-10 1.8.2 DRENAJE PLUVIAL -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1-10 1-10 1.8.3 ESTRUCTURAS COMPLEMENTARIAS ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1-12 1-12 COMPLEMENTARIAS ---------------------------------1.9 ESTRUCTURA DE DESCARGA AL RÍO BOGOTÁ ----------------------------------------------------------------- 1-12 SECCIÓN 2 GEOTECNIA ------------------------------------------------------------------------------------------- 2-1 2.1 NORMATIVIDAD -------------------------------------------------------------------------------------------------- 2-1 2.1.1 SISTEMA DE NORMALIZACIÓN TÉCNICA DE LA EMPRESA DE ACUEDUCTO , ALCANTARILLADO Y ASEO DE BOGOTÁ (SISTEC)------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 2-1 2.1.2 REGLAMENTO COLOMBIANO DE CONSTRUCCIÓN SISMORESISTENTE NSR-10 --------------------------------------------------------------- 2-2 2.1.3 REGLAMENTO TÉCNICO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BÁSICO (RAS-2000) ------------------------- 2-2 2.1.4 CUMPLIMIENTO ---------------------------------------------------------------------------------------- 2-2 UMPLIMIENTO DE NORMATIVIDAD COLOMBIANA ---------------------------------2.2 EXCAVACIONES --------------------------------------------------------------------------------------------------- 2-2 2.3 CIMENTACIONES---------------------------------------------------------------- ---------------------------------- 2-3 2.3.1 CIMENTACIONES SUPERFICIALES: CAPACIDAD DE CARGA Y ASENTAMIENTOS ----------------------------------------------------------------- 2-3 2.3.2 CIMENTACIONES PROFUNDAS: CAPACIDAD DE CARGA Y ASENTAMIENTOS ------------------------------------------------------------------------ 2-5 2.4 T ALUDES TEMPORALES Y PERMANENTES----------------------------------------------------------- ------------ 2-5 2.5 DISPOSICIÓN DE MATERIALES DE CORTE Y EXCAVACIÓN ------------------------------------------------------ 2-6 SECCIÓN 3 ESTRUCTURAS --------------------------------------------------------------------------------------- 3-1

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© 2014 CDM Smith Todos los Derechos Reservados

Tabla de contenido TABLA DE CONTENIDO------------------------------------------------------------------------------------------------- I LISTA DE TABLAS T ABLAS----------------------------------------------------------------- ------------------------------------ VII LISTA DE FIGURAS -------------------------------------------------------------------------------------------------- VIII LISTA DE APÉNDICES ------------------------------------------------------------------------------------------------- IX SECCIÓN 1 CIVIL E HIDRÁULICA ------------------------------------------------------------------------------- 1-1 1.1 CÓDIGOS, ESTÁNDARES Y REFERENCIAS ------------------------------------------------------------------------ 1-1 1.2 LOCALIZACIÓN DEL SITIO DE LA PLANTA ----------------------------------------------------------------------- 1-2 1.3 TOPOGRAFÍA DEL TERRENO ------------------------------------------------------------------------------------- 1-2 1.4 PREPARACIÓN DEL SITIO ---------------------------------------------------------------------------------------- 1-3 1.5 VÍA DE ACCESO Y VÍAS INTERNAS -------------------------------------------------------------------------------- 1-4 1.6 TUBERÍAS Y CONDUCCIONES PRINCIPALES --------------------------------------------------------------------- 1-7 1.7 SUMINISTRO DE AGUA ------------------------------------------------------------------------------------------- 1-8 1.8 DRENAJE ------------------------------------------------------------- -------------------------------------------- 1-10 1.8.1 DRENAJE SANITARIO -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1-10 1-10 1.8.2 DRENAJE PLUVIAL -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1-10 1-10 1.8.3 ESTRUCTURAS COMPLEMENTARIAS ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1-12 1-12 COMPLEMENTARIAS ---------------------------------1.9 ESTRUCTURA DE DESCARGA AL RÍO BOGOTÁ ----------------------------------------------------------------- 1-12 SECCIÓN 2 GEOTECNIA ------------------------------------------------------------------------------------------- 2-1 2.1 NORMATIVIDAD -------------------------------------------------------------------------------------------------- 2-1 2.1.1 SISTEMA DE NORMALIZACIÓN TÉCNICA DE LA EMPRESA DE ACUEDUCTO , ALCANTARILLADO Y ASEO DE BOGOTÁ (SISTEC)------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 2-1 2.1.2 REGLAMENTO COLOMBIANO DE CONSTRUCCIÓN SISMORESISTENTE NSR-10 --------------------------------------------------------------- 2-2 2.1.3 REGLAMENTO TÉCNICO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y SANEAMIENTO BÁSICO (RAS-2000) ------------------------- 2-2 2.1.4 CUMPLIMIENTO ---------------------------------------------------------------------------------------- 2-2 UMPLIMIENTO DE NORMATIVIDAD COLOMBIANA ---------------------------------2.2 EXCAVACIONES --------------------------------------------------------------------------------------------------- 2-2 2.3 CIMENTACIONES---------------------------------------------------------------- ---------------------------------- 2-3 2.3.1 CIMENTACIONES SUPERFICIALES: CAPACIDAD DE CARGA Y ASENTAMIENTOS ----------------------------------------------------------------- 2-3 2.3.2 CIMENTACIONES PROFUNDAS: CAPACIDAD DE CARGA Y ASENTAMIENTOS ------------------------------------------------------------------------ 2-5 2.4 T ALUDES TEMPORALES Y PERMANENTES----------------------------------------------------------- ------------ 2-5 2.5 DISPOSICIÓN DE MATERIALES DE CORTE Y EXCAVACIÓN ------------------------------------------------------ 2-6 SECCIÓN 3 ESTRUCTURAS --------------------------------------------------------------------------------------- 3-1

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Tabla de contenido

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3.1 ALCANCE ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3-1 3.1.1 OBJETIVO ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-1 ------3-1 3.2 DESCRIPCIÓN DE LAS ESTRUCTURAS ------------------------------------------------------------------- ---------- 3-1 3.2.1 ESTRUCTURAS AMBIENTALES ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-1 3-1 3.2.2 EDIFICIO DE PROCESOS ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-2 ---------3-2 3.2.3 EDIFICIOS ADMINISTRATIVOS ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-3 3-3 3.3 CÓDIGOS, ESTÁNDARES Y REFERENCIAS ------------------------------------------------------------------------- 3-3 3.3.1 CÓDIGOS -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-3 ------3-3 3.3.1.1 Códigos de diseño diseño---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-3 ---------3-3 3.3.1.2 Estándares de referencia ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-3 3-3 3.3.2 ESTÁNDARES -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-5 3-5 3.3.3 REFERENCIAS -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-5 3-5 3.4 C ARGAS DE DISEÑO ----------------------------------------------------------------------------------------------- 3-5 3.4.1 CARGA MUERTA---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-5 3-5 3.4.2 CARGA VIVA --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-6 ---3-6 3.4.2.1 Carga viva distribuida distribuida-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-6 ---3-6 3.4.2.2 Carga viva de equipos -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-7 ---3-7 3.4.2.3 Carga de impacto-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-7 ---------3-7 3.4.2.4 Carga durante construcción ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-8 -----------3-8 3.4.3 CARGA POR EMPOZAMIENTO DE AGUA Y GRANIZO -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-8 -----------3-8 3.4.4 CARGA DE VIENTO --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-9 --------------3-9 3.4.5 CARGA SÍSMICA ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-9 3-9 3.4.5.1 Edificios de procesos y administrativos--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3-10 3.4.5.2 Estructuras ambientales ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3-10 3.4.6 CARGA DE LÍQUIDOS ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3-10 3.4.7 EMPUJE DE TIERRAS Y PRESIÓN DE AGUA SUBTERRÁNEA--------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3-11 3.4.7.1 Elevación de diseño ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3-12 3.4.7.2 Sobrecarga ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3-12 3.5 COMBINACIONES DE CARGA ------------------------------------------------------------------------------------ 3-13 3.6 CONSIDERACIONES DE FUNCIONABILIDAD -------------------------------------------------------------------- 3-14 3.6.1 EMPOZAMIENTO --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3-14 3.6.2 DEFLEXIONES --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3-14 3.6.3 VIBRACIONES --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3-14 3.6.3.1 Vibraciones por equipos---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3-14 3.6.3.2 Vibraciones transitorias ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3-15 3.7 DISEÑO DE CIMENTACIONES ---------------------------------------------------------------- -------------------- 3-15 3.7.1 REPORTE GEOTÉCNICO ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3-15 3.7.2 DISEÑO DE CIMENTACIONES ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 3-15 CIMENTACIONES SUPERFICIALES -------------------------------3.7.2.1 Losas de cimentación cimentación --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3-16 3.7.2.2 Zapatas --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3-16 3.7.3 DISEÑO DE CIMENTACIONES ---------------------------------------------------------------------------------------------------------3-17 CIMENTACIONES PROFUNDAS -------------------------------3.7.4 MUROS DE CONTENCIÓN --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3-17 3.7.5 FLOTACIÓN ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3-17 3.8 DISEÑO DE CONCRETO ------------------------------------------------------------ ------------------------------ 3-18 3.8.1 ALCANCE ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 3-18 3.8.2 CÓDIGOS Y ESTÁNDARES --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3-18 3.8.3 MATERIALES Y RESISTENCIA -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3-18

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Tabla de contenido

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3.8.4 3.8.4.1 3.8.4.2 3.8.4.3 3.8.4.4 3.8.4.5 3.8.4.6 3.8.5 3.8.5.1 3.8.5.2 3.8.5.3 3.8.5.4 3.8.6 3.8.7 3.8.7.1 3.8.7.2 3.8.7.3 3.8.7.4 3.8.7.5 3.8.8 3.8.9 3.8.10

METODOLOGÍA DE DISEÑO – ESTRUCTURAS AMBIENTALES ------------------------------------------------------------------------------------------------------3-19 Combinaciones de diseño -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-19 3-19 Factores de reducción de resistencia ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-20 3-20 Coeficiente de durabilidad ambiental---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-20 3-20 Control de agrietamiento --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-20 3-20 Requisitos de deriva -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-21 3-21 Juntas ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 3-21 METODOLOGÍA DE DISEÑO – EDIFICIOS DE PROCESOS Y ADMINISTRATIVOS ----------------------------------- 3-22 ADMINISTRATIVOS --------------------------------Combinaciones de diseño -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-22 3-22 Factores de reducción de resistencia ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-23 3-23 Requisitos de deriva -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-23 3-23 Juntas ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 3-23 COMBINACIONES DE CARGA DE SERVICIO ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-24 3-24 DETALLES DE REFUERZO ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-24 3-24 Refuerzo mínimo ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-24 3-24 Espaciamiento ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-24 3-24 Traslapos ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-25 3-25 Doblado del refuerzo ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 3-25 Recubrimiento ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-25 3-25 ANCLAJES AL CONCRETO -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-25 3-25 MORTEROS DE RELLENO-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3-26 3-26 IMPERMEABILIZACIÓN --------------------------------------------------------------------------3-26 3-26 MPERMEABILIZACIÓN Y PROTECCIÓN DEL CONCRETO ----------------------------------

SECCIÓN 4 PROCESOS MECÁNICOS ---------------------------------------------------------------- ------------ 4-1 4.1 CONSIDERACIONES INICIALES ----------------------------------------------------------------------------------- 4-1 4.2 NORMAS Y CÓDIGOS DE REFERENCIA ---------------------------------------------------------------- ------------ 4-1 4.2.1 DOCUMENTOS NACIONALES ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4-1 4.2.2 NORMATIVIDAD DE LA EAB----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4-2 4.2.3 NORMATIVIDAD INTERNACIONAL ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 4-2 4.3 ASPECTOS GENERALES ------------------------------------------------------------------------------------------- 4-3 4.4 ESQUEMA DE CODIFICACIÓN DE EQUIPOS ----------------------------------------------------------------------- 4-5 4.5 ESQUEMA DE CODIFICACIÓN DE TUBERÍAS --------------------------------------------------------------------- 4-5 4.6 M ATERIALES------------------------------------------------------------------------------------------------------ 4-6 4.7 CRITERIOS DE DISEÑO DE TUBERÍAS ---------------------------------------------------------------------------- 4-6 4.8 DIMENSIONAMIENTO DE EQUIPOS DE BOMBEO ---------------------------------------------------------------- 4-8 4.9 PROTECCIÓN DE SUPERFICIES Y PINTURA ---------------------------------------------------------------------- 4-8 SECCIÓN 5 ELÉCTRICA ---------------------------------------------------------- ---------------------------------- 5-1 5.1 CÓDIGOS Y NORMAS ---------------------------------------------------------------------------------------------- 5-1 5.2 CLASIFICACIÓN DE ÁREA ----------------------------------------------------------------------------------------- 5-2 5.3 ANÁLISIS DE CARGA ---------------------------------------------------------------------------------------------- 5-3 5.4 CONFIGURACIÓN DEL SISTEMA ELÉCTRICO DE LA PLANTA ---------------------------------------------------- 5-3 5.4.1 SUBESTACIÓN ELÉCTRICA PRINCIPAL ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5-4 5.4.2 SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN INTERNO ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5-5

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Tabla de contenido

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5.4.3 CENTRO DE CARGA Y SUBESTACIONES SECUNDARIAS -------------------------------------------------------------------------------------------------------------5-5 ---------5-5 5.4.4 GENERACIÓN DE ENERGÍA ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------5-6 ------5-6 5.4.5 SISTEMA DE PUESTA A TIERRA --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------5-6 5-6 5.4.6 SISTEMA DE APANTALLAMIENTO Y DE PROTECCIÓN CONTRA SOBRETENSIONES -------------------------------5-6 -------------------------------5-6 5.4.7 SISTEMAS DE ILUMINACIÓN -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------5-6 ---5-6 5.4.8 MOTORES ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------5-7 ------5-7 5.4.9 CENTROS DE CONTROL DE MOTORES (CCM) -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------5-7 5-7 5.4.10 SELECCIÓN DE LOS VOLTAJES DE BAJA TENSIÓN -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------5-8 -----------5-8 5.4.11 REGULACIÓN DE TENSIÓN -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------5-9 ---5-9 5.4.12 ESTUDIOS --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------5-9 ---5-9 5.4.12.1 Estudio de flujo de carga---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------5-9 --------------5-9 5.4.12.2 Estudio de cortocircuito ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------5-9 --------------5-9 5.4.12.3 Estudio de coordinación de protecciones -------------------------------------------------------------------------------------------------------------5-9 -----------5-9 5.4.12.4 Estudio de arc flash ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 5-10 5.4.12.5 Estudio de armónicos ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5-10 5.4.13 VARIOS ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 5-10 SECCIÓN 6 INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL ---------------------------------------------------------------- 6-1 6.1 REFERENCIAS ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 6-1 6.1.1 TERMINOLOGÍA ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-1 6-1 6.1.2 CÓDIGOS Y ESTÁNDARES --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-2 ------6-2 6.1.2.1 Normas internacionales --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-2 6-2 6.1.2.2 Normas nacionales --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-2 ------6-2 6.2 REQUERIMIENTOS GENERALES DEL SISTEMA ------------------------------------------------------------------- 6-3 6.2.1 SISTEMA DE MONITOREO Y CONTROL (SMCP) DE LA PTAR CANOAS --------------------------------------------------------------------------6-3 ---------6-3 6.2.2 SISTEMAS EMPAQUETADOS DE FÁBRICA -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-4 ------6-4 6.3 ENTREGABLES---------------------------------------------------------- ------------------------------------------- 6-5 6.3.1 PLANOS -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-5 ------6-5 6.3.1.1 Planos de leyendas --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-5 ------6-5 6.3.1.2 Planos del sistema de control – Arquitectura de control --------------------------------------------6-5 --------------------------------------------6-5 6.3.1.3 Planos de proceso e instrumentación (P&IDs) -------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-5 6-5 6.3.1.4 Detalles estándar estándar de instalación y montaje-------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-6 -----------6-6 6.3.1.5 Layout de cuartos de control ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-6 -----------6-6 6.3.2 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-6 6-6 6.3.3 LISTADO DE ESPECIFICACI -------------------------------------------------------------------------------------------------------6-6 ---6-6 E SPECIFICACIONES ONES TÉCNICAS ---------------------------------6.3.4 LISTADO DE INSTRUMENTOS ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-7 ---6-7 6.3.5 METODOLOGÍA DE CONTROL DE PROCESOS --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-7 ---6-7 6.4 CONSIDERACIONES DEL SISTEMA DE I&C ----------------------------------------------------------------------- 6-7 6.4.1 REDUNDANCIA Y CONFIABILIDAD -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-7 --------------6-7 CONFIABILIDAD --------------------------------6.4.2 PROTECCIÓN DE EQUIPOS Y SEGURIDAD DEL PERSONAL ----------------------------------------------------------------------------------------------------------6-8 ------6-8 6.4.3 RESERVAS, REPUESTOS Y CAPACIDADES FUTURAS -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-8 -----------6-8 6.4.3.1 Capacidad de reserva instalada ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-8 ---------6-8 6.4.3.2 Componentes de repuesto/reserva repuesto/reserva (no instalados) instalados) --------------------------------------------------------------------------------------------------6-9 6-9 6.4.4 SEÑALES DISCRETAS Y ANÁLOGAS -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-9 --------------6-9 6.4.5 DISEÑO DE RED ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 6-10 6.4.6 CABLES Y CONDUCTORES PARA INSTRUMENTACIÓN --------------------------------------------------------- 6-10 INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL ---------------------------------iv PTAR_Canoas_P8_Guías de Diseño_v00


Tabla de contenido

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6.4.6.1 Cable de fibra fibra óptica -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-10 6-10 6.4.6.2 Cable de cobre de pares pares trenzados trenzados ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-10 6.4.6.3 Cable apantallado trenzado --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-10 6-10 6.4.6.4 Cable multi-conductor -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 6-10 6.4.7 PANELES DE CONTROL ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-11 6-11 6.5 SOFTWARE DEL SMCP DE LA PLANTA -------------------------------------------------------------- ----------- 6-11 6.5.1 INTERFAZ HOMBRE MÁQUINA (HMI)--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-11 6-11 6.5.1.1 Monitoreo de procesos procesos-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 6-12 6.5.1.2 Control de procesos -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-12 6-12 6.5.1.3 Manejo de alarmas alarmas y anunciación a operadores operadores -------------------------------------------------------------------------------------------------------6-12 6-12 6.6 JERARQUÍA DE CONTROL ---------------------------------------------------------------------------------------- 6-12 6.6.1 NIVELES DE LA JERARQUÍA DE CONTROL --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-13 6-13 6.7 INSTRUMENTACIÓN DE CAMPO ---------------------------------------------------------------------- ----------- 6-14 6.7.1 GENERAL ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-14 6.7.2 MEDICIÓN DE NIVEL -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-14 6-14 6.7.3 MEDICIÓN DE FLUJO -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-15 6-15 6.7.3.1 Venturi --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 6-15 6.7.3.2 Medidores de flujo flujo de inserción en Venturi -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-16 6-16 6.7.3.3 Elementos de flujo flujo y transmisores electromagnéticos ----------------------------------------------------------------------------------------6-16 6-16 6.7.3.4 Elemento de flujo y transmisor, transmisor, canal/vertedero, ultrasónico --------------------------------------------------------------------6-16 6-16 6.7.3.5 Elemento de flujo y transmisor, transmisor, flujo flujo másico másico térmico ------------------------------------------------------------------------------------------6-16 6-16 6.7.4 MEDICIÓN DE PRESIÓN -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-16 6-16 6.7.4.1 General --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 6-16 6.7.4.2 Transmisores de presión presión y de presión diferencial -------------------------------------------------------------------------------------------------- 6-17 6.7.4.3 Sellos anulares ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-17 6-17 6.7.4.4 Sellos de diafragma ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-17 6-17 6.7.4.5 Indicadores de presión presión-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 6-17 6.7.4.6 Interruptores de presión --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-17 6-17 6.7.5 MEDICIÓN DE TEMPERATURA ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-17 6-17 6.7.5.1 General --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 6-17 6.7.5.2 Transmisores de Temperatura: ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-17 6-17 6.7.5.3 Interruptores de Temperatura: ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-17 6-17 6.7.5.4 Indicadores de Temperatura: Temperatura:----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-18 6-18 6.7.6 INSTRUMENTACIÓN ANALÍTICA --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-18 6-18 6.7.6.1 Analizador y transmisor transmisor de turbidez turbidez ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 6-18 6.7.6.2 Sensor y transmisor transmisor del oxígeno oxígeno disuelto: disuelto: ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-18 6-18 6.7.6.3 Analizador y transmisor transmisor de pH: pH: ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-18 6-18 6.7.6.4 Detección de Gases Gases-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------6-18 6-18 6.8 NUMERACIÓN DE LAZOS E INSTRUMENTOS --------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 6-18 SECCIÓN 7 ARQUITECTURA ------------------------------------------------------------- ------------------------ 7-1 7.1 ALCANCE ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7-1 7.1.1 OBJETIVOS ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7-1 7.1.2 USO -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7-2 7.2 DESCRIPCIÓN DE LAS ESTRUCTURAS ---------------------------------------------------------------------------- 7-2 7.2.1 ESTRUCTURAS AMBIENTALES -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7-2 v PTAR_Canoas_P8_Guías de Diseño_v00


Tabla de contenido

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7.2.2 EDIFICIO DE PROCESOS --------------------------------------------------------------------------------------------7-2 7.2.3 EDIFICIOS ADMINISTRATIVOS -------------------------------------------------------------------------------------7-3 7.3 CÓDIGOS Y ESTÁNDARES DE REFERENCIA ----------------------------------------------------------------------- 7-3 7.3.1 CÓDIGOS DE DISEÑO -----------------------------------------------------------------------------------------------7-3 7.4 REQUERIMIENTOS GENERALES DE DISEÑO ---------------------------------------------------------------------- 7-4 7.4.1 REQUERIMIENTOS DE DISEÑO NATURALES ----------------------------------------------------------------------7-4 7.4.2 REQUERIMIENTOS DE DISEÑO TÉCNICOS -------------------------------------------------------------------------7-4 7.5 CRITERIOS Y METODOLOGÍA DE DISEÑO ------------------------------------------------------------------------- 7-4 7.5.1 CRITERIOS DE DISEÑO DETERMINADOS POR EL ENTORNO -------------------------------------------------------7-4 7.5.2 CRITERIOS TÉCNICOS DE DISEÑO ---------------------------------------------------------------------------------7-7 7.6 CRITERIOS DE SELECCIÓN PARA MATERIALES ARQUITECTÓNICOS --------------------------------------------- 7-8 7.6.1 CRITERIOS TECNOLÓGICOS ----------------------------------------------------------------------------------------7-9 7.6.2 CRITERIOS ECONÓMICOS ---------------------------------------------------------------------------------------- 7-10 7.6.3 CRITERIOS SOCIALES -------------------------------------------------------------------------------------------- 7-10 7.6.4 CRITERIOS MEDIOAMBIENTALES -------------------------------------------------------------------------------- 7-10

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Lista de tablas TABLA 1-1 ESTIMATIVO PRELIMINAR DE DEMANDA DE AGUA PARA LA FASE I ................................................................... 1-9 TABLA 2-1 FACTORES DE SEGURIDAD BÁSICOS DIRECTOS FSBM MÍNIMOS (TABLA H.2.4-1. NSR – 10) ...................... 2-4 TABLA 2-2 FACTORES DE SEGURIDAD INDIRECTOS FSICP MÍNIMOS (TABLA H.4.7-1. NSR – 10) ................................. 2-4 TABLA 3-1 CARGAS VIVAS DE DISEÑO – ESTRUCTURAS AMBIENTALES ................................................................................. 3-6 TABLA 3-2 CARGAS VIVAS DE DISEÑO – EDIFICIOS DE PROCESOS ........................................................................................... 3-6 TABLA 3-3 CARGAS VIVAS DE DISEÑO – EDIFICIOS ADMINISTRATIVOS ................................................................................. 3-7 TABLA 3-4 PARÁMETROS DE DISEÑO PARA CARGA DE VIENTO ............................................................................................... 3-9 TABLA 3-5 PARÁMETROS DE DISEÑO SÍSMICO .........................................................................................................................3-10 TABLA 3-6 PRESIÓN LATERAL DE TIERRA ................................................................................................................................3-12 TABLA 3-7 LÍMITES DE DEFLEXIÓN ...........................................................................................................................................3-14 TABLA 3-8 COMBINACIONES DE DISEÑO DE CONCRETO, ESTRUCTURAS AMBIENTALES ...................................................3-19 TABLA 3-9 COMBINACIONES DE DISEÑO DE CONCRETO, EDIFICACIONES DE PROCESOS Y ADMINISTRATIVAS .............. 3-22 TABLA 3-10 COMBINACIONES DE CARGA DE SERVICIO PARA DISEÑO DE CONCRETO ........................................................3-24 TABLA 4-1 ESQUEMA DE COLORES PARA IDENTIFICACIÓN DE TUBERÍAS EN LA PLANTA CANOAS ................................... 4-9 TABLA 5-1 NIVELES DE ILUMINACIÓN APLICADOS AL PROYECTO CANOAS, SEGÚN RETIE ............................................... 5-7 TABLA 5-2 TENSIONES DE UTILIZACIÓN ..................................................................................................................................... 5-8 TABLA 6-1 TÉRMINOS Y ABREVIATURAS .................................................................................................................................... 6-1 TABLA 6-2 IDENTIFICACIÓN DE INSTRUMENTOS DE ACUERDO A ISA..................................................................................6-19 TABLA 6-3 NUMERACIÓN DE UNIDADES DE PROCESO DE LA PTAR CANOAS. ....................................................................6-20 TABLA 6-4 CONVENCIONES.........................................................................................................................................................6-22 TABLA 6-5 ESQUEMA DE CODIFICACIÓN DE LAZOS (PARTE 1) .............................................................................................6-22 TABLA 6-6 ESQUEMA DE CODIFICACIÓN DE LAZOS (PARTE 2) .............................................................................................6-23 TABLA 6-7 ESQUEMA DE CODIFICACIÓN DE LAZOS (PARTE 3) .............................................................................................6-24

vii PTAR_Canoas_P8_Guías de Diseño_v00


Lista de figuras FIGURA 1-1. LOCALIZACIÓN GENERAL DEL TERRENO...............................................................................................................1-3 FIGURA 4-1 ESQUEMA DE CODIFICACIÓN DE EQUIPOS ..............................................................................................................4-5 FIGURA 4-2 ESQUEMA DE CODIFICACIÓN DE TUBERÍAS. ........................................................................................................... 4-6

viii PTAR_Canoas_P8_Guías de Diseño_v00


Lista de apéndices APÉNDICE 1. TIPOS DE EQUIPOS APÉNDICE 2. CÓDIGOS DE ÁREA APÉNDICE 3. CÓDIGOS DE SERVICIO O FLUIDOS APÉNDICE 4. CÓDIGOS DE MATERIALES DE TUBERÍAS APÉNDICE 5. CÓDIGOS DE UNIONES DE TUBERÍAS

ix PTAR_Canoas_P8_Guías de Diseño_v00


Sección 1 Civil e hidráulica La guía de diseño civil e hidráulica incluye las actividades relacionadas con los diseños para la preparación del sitio donde se construirán las estructuras y edificaciones de la planta; el diseño de vías internas y parqueaderos; el diseño de sistemas de infraestructura de servicios para la planta, tales como abastecimiento de agua, drenaje de aguas lluvias, y manejo de aguas residuales; y, el diseño de la estructura de entrega del efluente de la planta al río Bogotá.

1.1 Códigos, estándares y referencias Los diseños para las disciplinas civil e hidráulica serán realizados con base en la normatividad nacional, regional y local, así como también, los códigos y estándares internacionales que aplican al diseño de estas disciplinas. La normatividad a considerar, es la siguiente: 

Ministerio de Transporte.



Instituto Nacional de Vías, INVIAS. -

Manual de diseño geométrico de carreteras.

-

Manual de drenaje para carreteras.

-

Manual de diseño de pavimentos de concreto.

-

Manual de diseño de cimentaciones superficiales y profundas para carreteras.

-

Manual de diseño de pavimentos.



Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento, RAS-2000. Resolución 1096/2000 del Ministerio de Desarrollo Económico.



Normas Técnicas del Acueducto de Bogotá, particularmente las siguientes: -

NP-027 Tuberías para alcantarillado

-

NP-032 Tuberías para acueducto

-

NS-029 Pozos de inspección

-

NS-035 Requerimientos para cimentación de tuberías en redes de acueducto y alcantarillado

-

NS-047 Sumideros

-

NS-057 Cunetas y canaletas de drenaje superficial

-

NS – 085 Criterios de diseño de sistemas de alcantarillado

1-1 PTAR_Canoas_P8_Guías de Diseño_v00


Sección 1 Civil e hidráulica 

-

NS-028 Presentación de diseños de acueducto

-

NS-123 Criterios para selección de materiales de tuberías para redes de acueducto y alcantarillado

-

NS – 122 Aspectos técnicos para diseño y construcción de sub-drenajes

-

NS-097 Criterios de diseño de estaciones de bombeo de alcantarillado

-

NS – 083 Criterios de diseño de estaciones de bombeo para acueducto entre otras.



American Water Works Association, AWWA.



American Society for Testing and Materials, ASTM.



American National Standard Institute, ANSI.



Código Colombiano de Fontanería, NT 1500.



AASHTO

1.2 Localización del sitio de la planta El terreno donde se construirá la PTAR Canoas está localizado en zona rural del municipio de Soacha, al suroccidente de Bogotá, dentro de la cuenca media del río Bogotá, en el sector conocido como Soacha – Salto del Tequendama. El predio está ubicado en la margen occidental del río Bogotá, entre el cauce de éste y la Avenida Perimetral de La Sabana, en el tramo que comunica el embalse del Muña con el sector de Mondoñedo. Se accede al sitio por la Autopista Perimetral de la Sabana, entre las carreteras Soacha-Mondoñedo y Soacha-Girardot. En la Figura 1-1 se muestra la localización general del sitio destinado al proyecto.

1.3 Topografía del terreno El terreno de la PTAR tiene un área de 216 ha, de las cuales, aproximadamente la mitad son aprovechables para construir la infraestructura de la planta. La forma del terreno es irregular en el costado oriental, en razón a su vecindad con el cauce meándrico del río Bogotá. Topográficamente, el terreno de la planta está conformado por dos terrazas, con pendiente natural del terreno en dirección occidente – oriente, definidas a partir de la geomorfología predominante en la zona donde se localiza. La primera terraza abarca los sectores norte, centro y sur del predio, con elevaciones comprendidas entre las cotas 2.561 msnm (en el lindero con la Avenida Perimetral de La Sabana) y 2.550 msnm (en el costado oriental), con una pendiente media del 1,3%. La segunda terraza se localiza en el sector oriental del predio, y está conformada por dos áreas en forma de cuña que limitan con el río Bogotá, las cuales tienen una topografía casi plana, con niveles comprendidos entre las cotas 2.540 msnm y 2.539 msnm; entre las dos terrazas existe un desnivel natural del terreno, de aproximadamente 10,0 m de altura y 300 m de longitud.




Figura 1-1. Localización general del terreno.

En la dirección norte – sur el terreno es igualmente plano, con una pendiente media del 0,5% y niveles que varían entre las cotas 2.550 msnm en el costado norte y 2.540 msnm en el costado sur. La variación de pendiente en los dos sentidos, norte-sur y occidente-oriente, será utilizada para beneficio del proyecto, mediante flujos libres o circulación por gravedad, tanto del agua residual tratada como de las aguas lluvias y escorrentía de la planta. Por otro lado, la cercanía con el río Bogotá facilitará la localización del vertimiento de la planta.

1.4 Preparación del sitio A partir del levantamiento topográfico detallado realizado en el Producto 2 de esta consultoría, y teniendo en cuenta el layout y el perfil hidráulico a lo largo de la planta, definidos en el Producto 5, el sitio requiere algunas adecuaciones para la construcción de las estructuras de proceso y los edificios de la PTAR. La preparación del sitio comprende el movimiento de tierra necesario para la conformación de las terrazas donde se levantarán las edificaciones y estructuras de la planta de tratamiento. Para el diseño de las profundidades de desplante, taludes de corte y rellenos permanentes o temporales, se utilizarán 1-3 PTAR_Canoas_P8_Guías de Diseño_v00



los parámetros de diseño y las recomendaciones provenientes del Estudio Preliminar de Geotecnia realizado por CDM Smith – INGESAM en el Producto 2 de esta consultoría, y también, del Estudio de Geotecnia para Ingeniería de Detalle que se realizará en el marco del Producto 7.

1.5 Vía de acceso y vías internas El ingreso de vehículos y peatones a la planta, se realizará a través de la Avenida Longitudinal de La Sabana. Para el diseño de las vías de acceso a la planta, se tendrá en cuenta los carriles de desaceleración y franjas de retiro, de acuerdo con lo estipulado en el Decreto 2976 de 2010 del Ministerio de Transporte. De acuerdo con las necesidades de las diferentes áreas, se estudiará el uso de pavimento de concreto hidráulico o de concreto asfáltico. Toda vía principal o de circulación de tráfico pesado será pavimentada y tendrá una anchura igual o superior a 7,20 m, con un radio de giro mínimo de 15 m y radios especiales en zonas donde se considere que ingresarán vehículos con mayores exigencias para maniobrar. Otras vías de acceso y de servicio tendrán 4,0 m de anchura. Los parámetros generales que serán considerados durante el diseño, de acuerdo con los lineamientos de INVIAS y AASHTO, son los siguientes: 

Velocidad de diseño: 20 – 50 km/h



Vehículos de diseño: Para el diseño se tendrán en cuenta vehículos pesados en la zona de circulación de residuos y vehículos livianos en la zona de circulación de personal y visitantes. Los vehículos pesados serán: C2, camión con eje dual trasero, C3 camión con eje tándem trasero y T3-S2, tracto-camión con semi-remolque.



Curvas mínimas a emplear. Serán de acuerdo con el tipo de vehículo que circulará en la vía, tal como se indica en la norma Geometric Design of Highways and Streets de AASHTO, 2011.



Pendiente: La pendiente máxima considerada en el diseño de las vías internas de la planta será del 5%. En aquellos sectores donde el terreno no lo permita, se podrá diseñar con una pendiente mayor, hasta un máximo del 10%, siempre y cuando el tipo de vehículo a circular por esta vía, lo permita.



Peralte: Se considerará peraltes entre el 6% y el 8%.



Bombeo: Máximo 2%



Drenaje: Se emplearán cunetas y canales para la evacuación de las aguas de escorrentía.

Las vías internas contarán con señalización horizontal y vertical, con sentidos de circulación, zonas especiales, zonas de peligro y pasos peatonales acordes con las recomendaciones del INVIAS y las normas de seguridad industrial. También se tendrán señales informativas, preventivas y de peligro. Las señales serán elaboradas con materiales reflectivos y estarán debidamente iluminadas. Los planos en planta y perfil de las vías, mostrarán claramente lo siguiente, según aplique para las vías de acceso o vías internas: 

Nombre del tramo vial.






Todos los cambios en la pendiente.



Curvas horizontales y datos como:



-

Ángulos de deflexión

-

Radio (R)

-

Longitud de la curva (A)

-

Longitud de la tangente (T)

-

Puntos de curvatura horizontal (BC)

-

Puntos de intersección horizontal (PI)

-

Puntos de tangencia horizontal (CE)

Curvas verticales y datos como: -

Puntos de curva vertical (BVC)

-

Puntos de intersección vertical (PVI)

-

Puntos de tangencia vertical (EVC)

-

Longitud de la curva vertical (L)

-

Distancia de desplazamiento de ordenada media de la elevación PVI a la elevación de la cresta de la calzada



Estaciones u otro método de identificación de ubicaciones en la carretera.



Pendientes longitudinales:

La pendiente longitudinal de las vías no será inferior a 0,5%. Para mejorar el drenaje de cunetas a lo largo de secciones curvas de las vías, se utilizará una pendiente del canal mínima de 0,7%. La máxima pendiente longitudinal de calzada deseable no puede exceder el 7,0 %. Pendientes de hasta 10% se usarán sólo en casos extremos. Rampas para vehículos y peatones, excepto las rampas para minusválidos, pueden tener una pendiente máxima de 8 horizontal a 1 vertical (12,5%). Rampas para discapacitados pueden tener una pendiente máxima de 12 horizontal a 1 vertical (8,3%) con plataformas de descanso a intervalos. 

Pendientes transversales:

Secciones viales con pendientes transversales de hasta 2% a lo largo de las carreteras pavimentadas y 3% a lo largo de las carreteras sin pavimentar se utilizarán en todas las vías. Especial cuidado se tendrá en las intersecciones, para que el desagüe de la zona de canaletas a los desagües por zanjas sea adecuado. Para el drenaje, intersecciones viales, zonas de aparcamiento y otras zonas de tráfico vehicular deformado, debe tener una pendiente mínima (pendiente longitudinal y transversal combinada) de no menos de 1,0% para las áreas pavimentadas y 1,5% para las áreas no




pavimentadas. El drenaje vial estará dirigido lejos de las áreas por donde los peatones caminarán, a menos que se proporcionen los bordillos y las aceras levantadas para el tráfico peatonal. 

Pavimentos. Las siguientes son los parámetros a emplear para el diseño de los pavimentos: -

Tránsito. Categoría de tránsito T0; tipo de vía, terciaria (vía interna); tránsito promedio diario entre 0 – 200; y, ejes acumulados de 8,2 t, menor de un millón.

-

Período de diseño, 20 años

-

Tipo de tráfico uso-camión y automóvil

-

Volumen de tráfico estimado (camiones y automóviles)

-

Resistencia de la sub-rasante, obtenida a partir del estudio de suelos en el sitio

-

CBR o módulo resilente, obtenido a partir del estudio de suelos en el sitio

-

Material de soporte para el pavimento, bases y sub-bases granulares

-

Calidad del concreto para el pavimento, resistencia a la flexotracción del concreto entre 38 y 45 kg/cm2.

-

Definición de pavimento, con o sin dovelas

-

Definición de utilización o no de bermas laterales



Tipo de mezcla asfáltica, para pavimento flexible



Espesor mínimo de las capas granulares para soporte de asfalto, 150 mm



Se considerará el drenaje superficial de las vías empleando cunetas y en caso de ser necesario filtros

Con los datos anteriores se obtendrán los espesores de las diferentes capas que componen la estructura de la vía. Las vías internas contarán con señalización horizontal y vertical, con sentidos de circulación, zonas especiales, zonas de peligro y pasos peatonales acordes con las recomendaciones del INVIAS y de seguridad industrial. También se tendrán señales informativas, preventivas y de peligro. Las señales serán elaboradas con materiales reflectivos o estarán debidamente iluminadas. Se proporcionarán diseños de pavimento para: 

Zonas de tráfico pesado.



Áreas de tráfico liviano.



Zonas de parqueo

Mínimos espesores de pavimento: 

Concreto asfáltico en zonas de aparcamiento: 3 pulgadas (7,5 cm)






Concreto asfáltico en calles y carreteras: 4 pulgadas (10 cm)



Pasarelas de hormigón y aceras: 4 pulgadas (10 cm)



Hormigón en masa en las áreas de estacionamiento: 6 pulgadas (15 cm)



Hormigón en masa en las calles y carreteras: 8 pulgadas (20 cm)



Áreas especiales para uso industrial (reforzadas): 10 pulgadas (25 cm)

1.6 Tuberías y conducciones principales Las tuberías y conducciones son los elementos empleados para transportar los fluidos entre las diferentes estructuras de los procesos de tratamiento de la planta, ya sea en la línea líquida, de lodos o de gases. Las conducciones de la línea líquida se diseñarán como conducciones a flujo libre o forzado por gravedad y con flujo constante de aguas residuales, mientras los de la línea de lodos serán a flujo forzado, mediante bombeo. Para los canales se proveerá un borde libre que va de 0,50 a 1,0 m, lo cual incrementará la capacidad total de conducción de agua para evitar desbordamientos en caso de un caudal pico inesperado. Los criterios que se emplearán para determinar la selección y resistencia de las conducciones, son los siguientes: 

La velocidad máxima y mínima del fluido por exigencia del proceso al que llegan, o para evitar los fenómenos de sedimentación y de erosión, corresponden a: -

Vmin: 0,60 m/s

-

Vmax: 5,0 m/s



Materiales de las conducciones. Según las características del agua o fluido a conducir, se emplearán conducciones metálicas (acero o hierro dúctil), plásticas (PVC o GRP), o de concreto (simple o reforzado).



Las características del fluido a transportar.



La magnitud del caudal a transportar.



El coeficiente de fricción de las conducciones. Para el cálculo de las pérdidas de energía se emplearán los coeficientes correspondientes a la expresión aplicable en cada caso (flujo libre o forzado), definidos en la literatura técnica en función del material.



La presión interna ejercida por el fluido, los cambios de dirección horizontal y/o vertical, y la posibilidad que se presente el fenómeno de golpe de ariete.



Esfuerzo cortante medio mayor o igual a 3,0 N/m 2 (0,3 Kg/m2) para el caudal de diseño, y mayor o igual a 1,5 N/m2 (0,15 Kg/m2) para el 10% de la capacidad a tubo lleno.



Se empleará tubería circular hasta 1,5 m de diámetro; a partir de esa dimensión, se emplearán conducciones de sección cuadrada o rectangular llamas tajeas (box-culvert).



El tipo de uso de la superficie bajo la cual va a operar la tubería. 1-7

PTAR_Canoas_P8_Guías de Diseño_v00



-

Se tendrá una distancia de 1,20 m de la superficie a la cota clave de la conducción cuando vaya por debajo o cruce una vía.

-

Se tendrá una distancia de la superficie a la cota clave de la conducción de 0,80 en zonas cuando vaya por zonas verdes y andenes o zonas peatonales.



Las cargas externas de presión del suelo y las cargas dinámicas, de acuerdo con los elementos que se encuentren sobre la tubería.



La posición del nivel de aguas freáticas y su intervalo de variación conforme al régimen de lluvias.



El costo de la conducción, para los casos en que conducciones de varios materiales cumplan de manera segura las especificaciones.



Se hará un chequeo minucioso de cada uno de los cruces de las conducciones enterradas, haciendo énfasis en los conductos que conforman el sistema de drenaje pluvial y los que transportan las aguas residuales a través de las unidades de la planta hasta la descarga al río Bogotá.



Se conservarán como mínimo 0,30 m entre la cota clave y la cota batea de las conducciones que se cruzan.

De acuerdo con las necesidades de los tramos en diseño, se estudiará la instalación de válvulas y accesorios, tales como: válvulas de ventosa, válvulas de purga, válvulas de corte, elementos reductores, juntas, curvas, tees, reducciones, uniones flexibles y anclajes, entre otros.

1.7 Suministro de agua Para la operación de la planta se requiere suministrar agua para diferentes usos, tanto de tipo industrial como para consumo humano. La calidad del agua a consumir en la planta depende de los distintos usos que hay dentro de ella. El agua de servicio para los diferentes edificios y el agua de emergencias debe ser necesariamente potable, mientras que el agua requerida por las unidades de proceso de la planta, si bien, no necesita ser potable, debe tener ciertas características de calidad que impiden que el efluente de la Fase I de la PTAR se utilice para suplir dicha demanda. No obstante, el efluente de la Fase II de la PTAR, el cual ha sido sometido a un tratamiento biológico seguido de desinfección, podría ser utilizado para suplir la demanda de agua de ciertas unidades de proceso. Teniendo en cuenta estos criterios, el agua a consumir en la planta podría ser de tres tipos: 

Agua potable. Corresponde a aquella porción de la demanda total de la planta, que necesariamente debe ser potable, dado su uso en consumo humano.



Agua segura. Comprende la demanda de actividades como la preparación de polímeros, la operación de las calderas y en los refrigeradores en los procesos de cogeneración y compresión del biogás. Para suplir esta demanda se requiere de una fuente de agua de muy buena calidad, no necesariamente potable, la cual no está disponible en el predio de la PTAR Canoas ni en sus inmediaciones. Es importante señalar que ni el efluente de la primera fase (TPQA), ni aún el de la segunda fase (tratamiento biológico seguido de desinfección), cumplen los requerimientos de calidad de este tipo de agua. En consecuencia, lo recomendable es utilizar agua potable. 1-8






Agua de servicio o agua protegida (planta). Corresponde a usos como la segunda dilución de polímeros, rociadores de lavado de las rejas finas, dilución del lodo en el proceso THP, rociadores de lavado de los filtro-prensa de bandas, humidificación de los biofiltros para el control de olores y lavado de camiones, entre otros. Como en el caso anterior, no se requiere que sea agua potable, pero si un agua de buena calidad, que no contribuya a ocasionar inconvenientes operativos en los procesos donde se usa y además, que no constituya un riesgo para la salud del personal de la planta involucrado en la operación y mantenimiento de dichos procesos. Por sus características, el efluente de la Fase I del tratamiento (TPQA) no puede ser empleado en estos usos, razón por la cual esta demanda deberá atenderse con agua potable. En la Fase II, el efluente del tratamiento previamente desinfectado, si podrá ser utilizado para suplir la demanda de agua de servicio.

Un primer estimativo de la demanda de los tres tipos de agua descritos, se presenta en la Tabla 6-1. Este estimativo fue realizado con base en el balance de masas del proceso y utilizando parámetros y dotaciones típicas para los distintos usos. En la medida que el diseño de detalle de la planta avance al nivel del 60% y 90%, estos estimativos serán revisados y ajustados, cuando corresponda. Tabla 1-1 Estimativo preliminar de demanda de agua para la Fase I Demanda Tipo de agua (m3/d) 13 Agua potable 1.816 Agua segura 14.844 Agua protegida 16.673 Total agua

El estimativo anterior excluye el agua para hidrantes y puntos hidráulicos en las áreas de proceso de la planta. Para la red contra incendios el RAS 2000 recomienda un caudal mínimo para hidrantes de 5,0 L/s; sin embargo, este caudal quedará definido en función del tiempo máximo de atención ante un evento de incendio, que pueda brindar el cuerpo de bomberos más cercano al predio de la planta. Igualmente, se tendrán en cuenta los criterios establecidos por la EAB en su Norma NS-036, la cual establece que la red hidráulica que abastece a los hidrantes debe permitir el funcionamiento simultáneo de dos hidrantes consecutivos durante dos horas, cada uno de ellos con una presión mínima de 10 m.c.a, con un caudal de 15 l/s. Sin embargo, el funcionamiento de cada uno por separado o independiente debe cumplir con la presión mínima de 20 m.c.a y se debe abastecer sin restricción del servicio de abastecimiento de agua para consumo humano. Para el diseño de las instalaciones hidráulicas de las edificaciones de la planta se tendrán en cuenta también los siguientes parámetros, recomendados en el Código Nacional de Fontanería, Norma NTC 1500: 

Presión dinámica mínima en tuberías: 15 m.c.a y la presión estática máxima será 80 m.c.a



Velocidad mínima en las tuberías: 0,50 m/s



Velocidad máxima en las tuberías: 2,5 m/s




1.8 Drenaje El sistema de drenaje corresponde a la recolección y conducción de las aguas generadas en la planta, tanto residuales como lluvias. Las aguas residuales corresponden a las generadas como residuos de los procesos “sidestream”, y también las residuales domésticas producidas por el personal que trabaja o visita la planta. Las aguas lluvias incluyen las provenientes de la ladera occidental adyacente a la Avenida Perimetral de La Sabana, que actualmente drenan hacia el sitio de la planta, lo mismo que las generadas al interior del sitio. Para el manejo de estas aguas se considerarán sistemas independientes. Para el caso de la aguas residuales generadas en la planta se han considerado conducciones típicas de alcantarillado, mediante tuberías, mientras para las aguas lluvias se han considerado canales interceptores para las aguas procedentes del exterior del terreno de Canoas; cunetas para las aguas aportadas por las vías internas y por los terrenos de la planta, filtros alrededor de las estructuras para manejar la infiltración y canaletas y bajantes para evacuar las aguas lluvias recolectadas en las cubiertas de las diferentes edificaciones.

1.8.1 Drenaje sanitario De acuerdo con los balances de masa, dotación y suministro de agua potable para uso doméstico se obtendrán los caudales de agua residual producida en la planta, tanto doméstica como de procesos. Para las aguas residuales domésticas se buscará que el flujo en las tuberías sea libre, por gravedad. En el caso de las aguas residuales de procesos, serán impulsadas por bombas. Algunas de las consideraciones a tener en cuenta en el diseño del alcantarillado sanitario conforme a la Norma NS085 de la EAB, son las siguientes: 

Se evitará el flujo crítico.



Velocidad mínima 0,60 m/s y máxima 5,0 m/s.



Esfuerzo cortante mayor que 1,2 N/m2 para generar autolimpieza.



El diámetro de los tubos se determinará considerando que la relación de altura de lámina de agua dentro del conducto respecto al diámetro interno del mismo sea menor a 0,80. El diámetro interno mínimo será de 200 mm (8”), y solo en algunos casos justificados se podrá emplear tubería de 150 mm (6”).



La pendiente mínima y máxima está supeditada a las velocidades y la capacidad de autolimpieza de la tubería.



La profundidad mínima de la cota clave exterior de la conducción será de 0,75 m en vías peatonales y zonas verdes, y de 1,20 m en zonas vehiculares.

Para las conducciones de las aguas residuales de procesos que serán bombeadas, se tendrán en cuenta los criterios anteriores y los relacionados con presiones en las conducciones y características de las tuberías llenas; para la selección del tipo de bomba se considerará la altura estática, las pérdidas en el sistema y la cabeza dinámica total.

1.8.2 Drenaje pluvial El sistema de alcantarillado pluvial se diseña con el fin de retirar las aguas de escorrentía de las zonas de circulación de personal, de las zonas de trabajo, de las vías y de los taludes propensos a 1-10 PTAR_Canoas_P8_Guías de Diseño_v00



erosionarse. Las conducciones serán a flujo libre aprovechando la escorrentía del terreno o las pendientes que se den al terreno terminado. Teniendo en cuenta que el área de drenaje es inferior a 1.000 ha, el caudal de diseño del sistema pluvial se determinará por el método racional, tal como lo establece la Norma NS-085 de la EAB. La intensidad de la lluvia se determinará a partir del período de retorno, frecuencia y duración de la tormenta de diseño, utilizando la siguiente expresión, dada en la Norma NS-085 de la EAB:

 ()  (   ) Los valores de C1, Xo y C2 para períodos de retorno de 5, 10, 25, 50 y 100 años en el sitio donde se localiza la PTAR Canoas, fueron obtenidos a partir de la información de lluvias disponible en la zona del proyecto, y son los siguientes:

C1 C2 x0

tr 5 tr 10 tr 25 tr 50 tr 100 1.227,767 1.604,939 2.192,994 2.709,643 3.301 -0,94159 -0,96198 -0,98551 -1,00085 -1,02017 15,4 16 17,4 19,9 20,1

Se empleará un período de retorno para diseño de cinco (5) años, en tramos de alcantarillado con áreas tributarias mayores a 3,0 ha, y 10 años para canalizaciones abiertas. Los coeficientes de escorrentía o impermeabilidad se definirán de acuerdo con el tipo de superficie a drenar, tales como: cubiertas, pavimentos y zonas verdes, entre otras. El tiempo de concentración se estimará a partir del tiempo mínimo inicial de 8 minutos, más el tiempo de recorrido en el colector, en función de la velocidad. El tiempo de concentración mínimo establecido por la EAB para pozos iniciales es de 15 minutos. Otros parámetros a utilizar en el diseño del sistema de drenaje urbano, son los siguientes: 

Diámetro mínimo: 300 mm (12”). Con justificación se podrá bajar a 200 mm (8”)



Velocidad mínima para caudal a tubo lleno: 1,0 m/s. La velocidad máxima dependerá del material de la conducción, en función de su sensibilidad a la abrasión. La Norma NS-085 de la EAB incluye los valores máximos permisibles por tipo de material.



Esfuerzo cortante mayor a 3,0 N/m2 para el caudal de diseño, y mayor o igual a 1,5 N/m2 para el 10% de la capacidad a tubo lleno, con la finalidad de garantizar autolimpieza.



La pendiente mínima y máxima están asociadas con las velocidades mínima y máxima definidas para la tubería.



La profundidad mínima de la cota de rasante de proyecto a la cota clave exterior de la conducción será de 0,75 m en vías peatonales y zonas verdes, y de 1,20 m en zonas vehiculares. En caso de no poder cumplir con dicha profundidad se debe garantizar la estabilidad estructural de la conducción.




1.8.3 Estructuras complementarias Además de los colectores, los sistemas de drenaje contemplan estructuras adicionales necesarias para que el sistema opere satisfactoriamente y pueda recibir el mantenimiento necesario. Las estructuras complementarias corresponden a: 

Conexiones y pozos de inspección



Cámaras de caída



Sumideros



Codos, curvas y reducciones



Transiciones



Canales



Otras estructuras especiales.

1.9 Estructura de descarga al río Bogotá Para el diseño de la estructura de descarga del emisor final de la PTAR Canoas al río Bogotá se tendrán en cuenta las condiciones hidráulicas y geotécnicas en el río y en el tramo final del emisor final, inmediatamente aguas arriba de la estructura de descarga. Se buscará causar la menor perturbación hidráulica al río, y el diseño garantizará que los riesgos de erosión a los taludes y cauce del río sean mínimos. Entre los parámetros de mayor importancia a considerar para el diseño de esta estructura, se tienen los siguientes: 

Magnitud de los caudales transportados por el río y por el emisor final de la PTAR Canoas, con énfasis en los máximos y mínimos, y en su ocurrencia cruzada.



Ángulo horizontal que forma la dirección del flujo de descarga con la del río, en el sitio de la entrega. Deberá ser igual o superior a 45 grados.



Velocidades del agua en la entrega y velocidades del agua en el río para caudales máximos y mínimos. La velocidad máxima en la estructura de descarga inmediatamente antes del río Bogotá no debe superar 1,20 m/s, cuando se descargue el caudal máximo de 32 m3/s.



Niveles de agua en el río. El nivel base corresponde a la cota para una frecuencia de 1 en 100 años. Esta cota, definida en el proyecto de adecuación hidráulica del río Bogotá adelantado por la CAR, es 2.540,23.



Características geométricas y tipo de estructura de entrega como pendiente, longitud, altura y anchura y elementos para disipación de energía.



Necesidad de estructuras complementarias para evitar la erosión de los jarillones de protección, la ribera del río y su cauce normal.

El diseño de la estructura de descarga se integrará en su totalidad con los diseños y las obras que adelanta la CAR dentro del proyecto de adecuación hidráulica del cauce del río Bogotá. 1-12 PTAR_Canoas_P8_Guías de Diseño_v00


Sección 2 Geotecnia La presente guía incluye los lineamientos básicos para el diseño de cimentaciones superficiales y profundas, estabilidad de excavaciones, diseño de taludes temporales y permanentes en suelos blandos a semiconsolidados. De igual forma se presenta la normatividad nacional vigente que contiene los requisitos mínimos de diseño a cumplir.

2.1 Normatividad El diseño geotécnico de las obras civiles contempladas en el desarrollo de la Fase I de la PTAR Canoas, propuestas por el Consorcio CDM Smith – INGESAM se regirá por la normatividad técnica colombiana vigente; en los siguientes acápites se lista dicha normatividad.

2.1.1 Sistema de normalización técnica de la Empresa de Acueducto, Alcantarillado y Aseo de Bogotá (SISTEC) El SISTEC, es el sistema de normatividad técnica implementado por la Empresa de Acueducto, Alcantarillado y Aseo de Bogotá E.A.B. Las normas abarcan las diferentes componentes de proyectos contratados por la EAB. A continuación se listan las normas de servicio (NS) y las normas técnicas (NT) a ser empleadas como lineamientos del diseño geotécnico para ingeniería. 

NS-010: Requisitos para la elaboración y presentación de estudios geotécnicos



NS-019: Excavaciones en zanja



NS-035: Requerimientos para cimentación de tuberías en redes de acueducto y alcantarillado



NS-046: Requisitos para la elaboración y entrega de planos de obra construida de redes de acueducto y alcantarillado



NS-055: Intervención y manejo de zonas verdes



NS-057: Cunetas y canaletas de drenaje superficial



NS-072: Entibados y tablestacados



NS-076: Requerimientos para el diseño y construcción de obras de prot ección de taludes



NS-078: Requisitos para el diseño y construcción de túnel liner



NS-122: Aspectos técnicos para diseño y construcción de subdrenajes



NP-040: Rellenos



NT-009: Terminología en construcción



Sección 2 Geotecnia 

2.1.2 Reglamento Colombiano de Construcción Sismoresistente NSR-10 Este reglamento presenta los criterios y requisitos mínimos de diseño, construcción y supervisión técnica de edificaciones en el territorio de la República de Colombia, con el objeto de reducir a un mínimo los riesgos de pérdidas de vidas humanas y defender en lo posible el patrimonio del estado y los ciudadanos. La NSR-10, en su Capítulo H - Estudios Geotécnicos, presenta los requerimientos mínimos para un estudio geotécnico, de acuerdo a la etapa de diseño del proyecto; estos requisitos están contenidos en los siguientes subcapítulos: 

H.3. Caracterización geotécnica del subsuelo



H.4. Cimentaciones



H.5 Excavaciones y estabilidad de taludes



H.6. Estructuras de contención



H.7. Evaluación geotécnica de efectos sísmicos



H.8. Sistema constructivo de cimentaciones, excavaciones y muros de contención



H.9. Condiciones geotécnicas especiales

2.1.3 Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico (RAS-2000) El RAS-2000 es el reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico emitido por el Ministerio de Desarrollo Económico y la Dirección de Agua Potable y Saneamiento Básico en noviembre del año 2000. En su Título G - Aspectos Complementarios, se presentan los criterios y recomendaciones para el diseño definitivo de obras lineales de acueducto y alcantarillado. A pesar que este reglamento no hace ninguna referencia a requisitos para estudios geotécnicos de estructuras hidráulicas como las que se contemplan en la PTAR Canoas, éste reglamento será empleado como guía complementaria para el diseño preliminar.

2.1.4 Cumplimiento de normatividad colombiana Los lineamientos básicos de diseño presentados en este documento para las diferentes obras civiles deberán ser complementados con los requerimientos mínimos exigidos por el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo – Resistente NSR-10, en el Título H — Estudios geotécnicos. De igual forma se deberán seguir los lineamientos de diseño presentados en el Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico RAS -2000. Título G Aspectos complementarios y la normatividad técnica “SISTEC” de la Empresa de Acueducto, Alcantarillado y Aseo de Bogotá.

2.2 Excavaciones En general, se contemplan excavaciones para conformar terrazas de trabajo que contendrán las diferentes estructuras de la PTAR Canoas. La selección de los métodos de excavación dependerá de condiciones particulares como las siguientes: 

Condiciones del subsuelo 2-2






Posición del nivel freático



Cercanía a estructuras adyacentes o redes de tuberías



Sobrecargas



La secuencia constructiva



Costo de implementación de cada método de excavación

En el diseño de las excavaciones se deberán considerar los estados límites de falla de colapso de los taludes o taludes de las excavaciones o del sistema de entibado de las mismas, falla de los cimientos de las construcciones vecinas y la falla del fondo de la excavación. De igual forma se deberá analizar los movimientos verticales y horizontales inmediatos y diferidos por descarga en el área de excavación y alrededores. El procedimiento de excavación deberá asegurar que no se rebasen los estados límites de servicio (movimientos verticales y horizontales inmediatos y diferidos por descarga en el área de excavación y en la zona circundante). De ser necesario la excavación se realizará por etapas que deberá presentarse en el diseño geotécnico en compañía del proceso constructivo y precauciones para mitigar daños en estructuras adyacentes.

2.3 Cimentaciones De acuerdo a las diferentes estructuras contempladas en la PTAR Canoas y el tipo de suelo explorado (capas de arcilla limosas semi-consolidadas y limos orgánicos)en la etapa preliminar de campo, se requerirá el diseño de cimentaciones superficiales como losas de cimentación y zapatas; así como cimentaciones profundas, como pilotes pre excavados que trabajarán a fricción.

2.3.1 Cimentaciones superficiales: Capacidad de carga y asentamientos El esfuerzo límite básico de falla de cimentaciones superficiales se deberá calcular por métodos analíticos o empíricos, recurriendo a los métodos de la teoría de plasticidad y/o análisis de equilibrio límite que consideren los diversos mecanismos de falla compatibles con el perfil estratigráfico. En el cálculo deberá considerarse la posición del nivel freático más desfavorable durante la vida útil de la estructura, excentricidades entre el punto de aplicación de las cargas y el centroíde de la cimentación, influencia de taludes vecinos, etc. Se deberá calcular la capacidad portante de carga última, la capacidad de carga neta contemplando la posición y posibles variaciones del nivel freático. Para el cálculo de la capacidad portante admisible, en condición estática y seudo estática se deberán emplear los Factores de seguridad básico F SB mínimos directos presentados en la Tabla H.2.4-1 “Factores de seguridad básico mínimos directos” y los obtener factores de seguridad indirectos mínimos superiores a los presentados en la Tabla H.4.71, Factores de seguridad Indirectos FSICP mínimos exigidos por el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo – Resistente NSR-10, en el Título H — Estudios geotécnicos. En la Tabla 2-1 y la Tabla 2-2 se presentan los valores mínimos de los factores de seguridad mencionados.




Tabla 2-1 Factores de seguridad básicos directos FS BM mínimos (Tabla H.2.4-1. NSR – 10) FSBM FSBUM Drenado No drenado Condición Diseño Construcción Diseño Construcción Carga muerta + Carga viva normal Carga muerta + Carga viva máxima Carga muerta + carga viva normal + sismo de diseño Seudo estático Taludes - Condición estática y agua subterránea normal Taludes - Condición Seudo estática con agua subterránea normal y coeficiente sísmico de diseño

1,5 1,25

1,25 1,10

1,8 1,4 No se permite

1,40 1,15 No se permite

1,10

1

1,50

1,25

1,80

1,40

1,05

1,0

No se permite

No se permite

Tabla 2-2 Factores de seguridad Indirectos FS ICP mínimos (Tabla H.4.7-1. NSR – 10) Condición Carga muerta + Carga viva normal Carga muerta + Carga viva máxima Carga muerta + carga viva normal + sismo de diseño Seudo estático

FSICP mínimos Diseño 3,0 2,5 1,5

La capacidad portante admisible de diseño para la cimentación superficial deberá ser el menor valor entre el esfuerzo límite de falla, reducido por el factor de seguridad y el que produzca asentamientos iguales o menores a los máximos permitidos según el Capítulo H.4.8. del NSR -10. Asentamientos. Estos valores máximos permitidos aplican exclusivamente a edificaciones que serán habitadas por seres humanos y equipos. Para el caso de tanques y estructuras de contenedoras de aguas residuales y tratadas, el rango de asentamientos permisibles dependerá de la rigidez de los materiales de construcción de las estructuras y de la deformación permisible del material de conexión entre las tuberías, este rango deberá ser evaluado por el diseñador mecánico y estructural. Para el caso de cimentaciones compensadas se deberá verificar el estado límite de falla por capacidad portante, falla por cortante local, cortante genera, falla por punzonamiento y falla de fondo. Se deberá comprobar que no pueda ocurrir flotación de la cimentación durante ni despues de la construcción, para lo cual se deberá considerar una posición conservadora del nivel freático. Las celdas de las losas de cimentación que estén por debajo del nivel freático deberán considerarse como llenas de agua y el peso de ésta deberá adicionarse al de la subestructura, a menos que se tomen precauciones para que esto no suceda. Se deberán calcular los estados límites del servicio como: 

Asentamientos inmediatos debidos a la carga total transmitida al suelo de cimentación, incluyendo los debidos a la recarga del suelo descargado al realizar la excavación.



Asentamientos permanentes y transitorios del suelo de cimentación bajo la carga de cargas permanentes estáticas permanentes combinadas con carga sísmica.



Asentamientos inmediatos, de consolidación y debidos a sismo






Asentamientos debido al incremento o reducción neta de carga en el contacto cimentación – suelo

2.3.2 Cimentaciones profundas: Capacidad de carga y asentamientos La capacidad de carga de los pilote deberá evaluarse considerando la resistencia de fricción lateral separada de la resistencia por punta, calculada con las teorías convencionales de la mecánica de suelos. Para el cálculo de la capacidad de carga admisible, en condición estática y seudo estática se deberán emplear los Factores de seguridad básico FSB mínimos directos presentados en la Tabla H.2.4-1 “Factores de seguridad básico mínimos directos” y los Factores de seguridad indirectos mínimos, Tabla H.4.7-1, Factores de seguridad Indirectos FSICP mínimos exigidos por el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo – Resistente NSR-10, en el Título H — Estudios geotécnicos. Los procedimientos para la instalación o construcción de pilotes deberán garantizar la integridad de los elementos y que no se ocasionen daños a estructuras aledañas, por vibraciones o desplazamientos. Se deberá diseñar los pilotes para soportar La capacidad de carga del pilote deberá ser verificada en campo por medio de pruebas dinámica (PDA) en sitio. Los valores obtenidos en la prueba en esta prueba deberán compararse con las capacidades de carga presentadas en el diseño de cimentación a nivel de detalle para las diferentes estructuras. Adicional a las pruebas de carga, se deberán realizar pruebas de integridad de pilotes (PIT) Se deberán registrar los datos solicitados por el NSR – 10 en su numeral H.8.4.5.3. Los lineamientos básicos de diseño para cimentaciones superficiales y profundas presentados en este documento deberán ser complementados con los requerimientos mínimos exigidos por la el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo – Resistente NSR-10, en el Título H — Estudios geotécnicos. De igual forma se deberán seguir los lineamientos de diseño presentados en el Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico RAS -2000. Título G Aspectos complementarios y la normatividad técnica “SISTEC” de la Empresa de Acueducto, Alcantarillado y Aseo de Bogotá.

2.4 Taludes temporales y permanentes Se deberá realizar los análisis para la evaluación de fallas en los taludes de corte y fallas de fondo para las diferentes etapas constructivas, en condiciones estáticas, con sismo, con máximo y mínimo nivel de agua subterránea. La seguridad y estabilidad de todas las excavaciones sin soporte, serán evaluadas tomando en cuenta la profundidad de la excavación, la inclinación de los taludes y las condiciones de presión de agua en el subsuelo, de acuerdo con el código NSR-10-Capítulo H.5. Para el cálculo estabilidad de taludes, en condición estática y seudo estática se deberán obtener factores de seguridad básico FSB mínimos directos superiores a los presentados en la Tabla H.2.4-1 “Factores de seguridad básico mínimos directos” exigidos por el Reglamento Colombiano de Construcción Sismo – Resistente NSR-10, en el Título H — Estudios geotécnicos. Aquellos taludes que sean permanentes serán evaluados con mayor atención, con el fin de minimizar a largo plazo su deterioro por efectos de intemperización y erosión, además de mantener lo mejor posible su geometría.




Cuando los cortes de la excavación no sean estables, el uso temporal o permanente de un sistema de soportes de excavación será diseñado con el fin de limitar la cantidad de suelo a ser removido, así como para proteger las nuevas estructuras adyacentes. La estabilidad de todos los taludes a ser entibados deberá ser analizada y determinada a partir de la evaluación de los empujes inducidos por el subsuelo y por el nivel freático a los diferentes componentes del entibado (soporte, anclajes, puntales, largueros, etc.). Este diseño se regirá por la norma NS-072 Entibados y tablestacados, de la EAB. Cabe mencionar que todos los análisis de estabilidad de taludes se realizarán cumpliendo con los mínimos factores de seguridad indicados en el Tabla H.2.4-1 del Código NSR-10 – Capitulo H.2 – Definiciones.

2.5 Disposición de materiales de corte y excavación Se deberá realizar un estudio para la disposición de materiales de corte y excavación, para lo cual se plantean de forma preliminar las siguientes posibilidades, cuya selección se hará de acuerdo a los estudios ambientales del presente proyecto y de los planes o acuerdos adelantados por las entidades distritales. 

Llevar los materiales a una zona de disposición de material de excavación (ZODME) que sea indicado por las entidades correspondientes del Distrito de Bogotá



Utilización parcial o total del volumen de corte y excavación para el relleno de áreas bajas inundables del predio de la PTAR Canoas o de áreas similares en la margen opuesta del río Bogotá a la altura del predio



Utilización parcial o total del volumen de corte y excavación para la construcción de diques longitudinales de protección contra inundaciones (jarillones) del predio de la PTAR Canoas. Estos diques longitudinales deberán ser diseñados de acuerdo con los estándares mínimos hidráulicos y de estabilidad de taludes para garantizar la funcionabilidad de los mismos



Sección 3 Estructuras Este documento define los criterios de diseño estructural para el diseño de detalle de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Canoas (PTAR Canoas). Incluido en este documento se establecen los códigos que gobiernan el diseño, estándares de referencia complementarios para el diseño, cargas de diseño, y los requerimientos de diseño para los materiales específicos usados para la ejecución del proyecto.

3.1 Alcance 3.1.1 Objetivo Esta guía tiene los siguientes objetivos: 

Proveer una guía de diseño para ser implementada al proyecto, para la información, revisión y comentarios del cliente, las directivas del proyecto, agencias regulatorias y supervisores técnicos antes de proceder al diseño final



Promover uniformidad de conceptos, sistemas y detalles apropiados entre el personal de diseño, los departamentos de diseño y asesores del proyecto



Proporcionar una base de diseño estructural que permita la identificación, revisión y aprobación de prácticas no estandarizadas requeridas durante el diseño preliminar del proyecto



Aportar una referencia rápida de respuestas a preguntas comunes sobre criterios y procedimientos de diseño para el equipo encargado del diseño



Mejorar la eficiencia de la comunicación entre los directivos, ingenieros, diseñadores, especialistas y delineantes, que conforman el equipo del proyecto

3.2 Descripción de las estructuras 3.2.1 Estructuras ambientales Las estructuras ambientales se definen como aquellas estructuras que tienen como función la conducción, almacenamiento y tratamiento de aguas potables y residuales, o de otros líquidos afines y materiales no peligrosos como desechos sólidos, así como también estructuras secundarias de contención de materiales peligrosos (inflamables, corrosivos, reactivos o tóxicos). Dentro de este tipo de grupo se incluyen estructuras auxiliares de presas, vertederos y canales. En la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Canoas (PTAR Canoas), la mayoría de estructuras presentes en el proyecto, se clasifica dentro de este grupo de estructuras, tal como lo son: tanques de almacenamiento, cámaras de distribución de caudales, desarenadores, sedimentadores, espesadores, digestores, conducciones y demás estructuras que conforman el proceso de tratamiento del agua. Las estructuras de ingeniería ambiental, a diferencia de las estructuras clasificadas como edificaciones (las cuales se caracterizan por su uso primordial como la habitación u ocupación por seres humanos), 3-1 PTAR_Canoas_P8_Guías de Diseño_v00


Sección 3



Estructuras

están sometidas a solicitaciones diferentes, a condiciones más severas de exposición a ataques químicos sobre el material, y a requisitos de funcionamiento más restrictivos. Estas solicitaciones incluyen cargas muertas y vivas normales, cargas debido a los líquidos y lodos contenidos, cargas dinámicas y de impacto producidas por los equipos de los procesos, fuerzas hidrodinámicas, fuerzas externas laterales de presión de tierra e hidrostáticas, y fuerzas ambientales como viento, lluvia y movimientos sísmicos, este último siendo el principal parámetro de diseño estructural en Colombia. La exposición incluye agentes químicos concentrados, ciclos de humedecimiento y secado, y cambios diferenciales de temperatura. Debido a la severidad de la exposición antes mencionada, y al tipo de solicitaciones presentes en estas estructuras, se ha escogido al concreto para ser el material del sistema principal de resistencia estructural, gracias a las características de resistencia mecánica, resistencia a ataques químicos impermeabilidad y duración. Otros componentes o estructuras adicionales que acompañan las estructuras ambientales, como lo son: escaleras, pasarelas, rejillas, barandas y demás, podrán ser de diseñados en otros materiales como acero inoxidable, aluminio o fibra de vidrio, según sea pertinente de acuerdo a la exposición a los ataques químicos. Debido a los estrictos requisitos de servicio requeridos para las estructuras de ingeniería ambiental, su diseño y detallado debe realizarse con cuidado. La calidad del concreto es fundamental y debe realizarse un control de calidad estricto durante la construcción para asegurarse que el concreto sea impermeable, así mismo considerar de forma apropiada todas las solicitaciones a las que están sometidas para garantizar un diseño resistente, seguro, estable y tener un funcionamiento adecuado durante su vida útil, del orden de 50 a 60 años.

3.2.2 Edificio de procesos Los edificios de procesos corresponden a estructuras que albergan y soportan los equipos encargados de realizar procesos específicos relacionados con el tratamiento del agua residual o con el almacenamiento y manejo de sustancias afines como residuos sólidos, lodos o químicos, y que por lo tanto no tienen contacto directo con estas sustancias. Ejemplo de estas estructuras corresponden al edificio de pretratamiento, edificio de desarenado de lodos, edifico de digestores, edificio de deshidratación, edificio de cogeneración y cuartos de bombas, entre otras estructuras; encargadas de permitir el funcionamiento de equipos como bombas, centrifugas, sopladores, filtros prensa de banda, equipos de cribado de lodos, entre otros; así como también otros equipos de apoyo a los procesos como por ejemplo: motores, calderas, torres grúa, monorrieles, generadores de energía, y demás. Estas estructuras están sometidas principalmente a las siguientes solicitaciones: cargas muertas, cargas vivas, cargas de impacto y vibración ocasionadas a causa por el funcionamiento de los equipos mencionados anteriormente; y cargas ambientales tales como el viento, la lluvia y el sismo. Dentro de su diseño, pueden considerarse parámetros para la contención, en caso de emergencia, de las aguas de tratamiento, lodos, residuos sólidos, y demás sustancias, sin embargo, se considera que en su vida útil no van a estar expuestas a sustancias corrosivas en su operación normal, por lo cual, las restricciones de funcionamiento no serán tan restrictivas como lo son para las estructuras ambientales. Los requerimientos de diseño serán similares a las estructuras de tipo edificación (uso primordial de ocupación por seres humanos), pero utilizando magnitudes de cargas y factores de importancia de uso de acuerdo al proceso interno que tiene cada edificación.



Sección 3



Estructuras

Al igual que las estructuras ambientales, debido al tipo de solicitaciones presentes en estas estructuras, y continuando con la filosofía de diseño de toda la planta, se ha escogido al concreto para ser el material del sistema principal de resistencia sísmica. Los elementos no estructurales que formen parte de estas estructuras, serán diseñados adecuadamente según su clasificación de desempeño sísmico, donde podrá ser usado concreto y/o mampostería para su construcción. Otros componentes o estructuras adicionales que acompañan estas estructuras, como lo son: escaleras, pasarelas, rejillas, barandas y demás, podrán ser de diseñados en otros materiales como acero, aluminio o fibra de vidrio, según sea pertinente de acuerdo a la exposición a ataques químicos y resistencia mecánica.

3.2.3 Edificios administrativos Las estructuras de edificios administrativos corresponden a las estructuras con un uso específico para la ocupación por seres humanos, y en ningún momento albergará algún proceso relacionado con el tratamiento de las aguas residuales o sustancias afines, su uso se caracteriza por estar enfocado a llevar los procesos de administración, operación y mantenimiento de la planta. Estas edificaciones corresponden al edificio administrativo, el laboratorio, el edificio de mantenimiento y operaciones, el casino y las porterías. Debido a lo anterior, el diseño estructural de estos edificios se basa en códigos y reglamentos de edificaciones tradicionales. Estas estructuras están sometidas a solicitaciones de cargas muertas, cargas vivas, y cargas ambientales de viento, lluvia y sismo. Para este tipo de estructuras, continuando con la filosofía de diseño de toda la planta, se ha escogido al concreto para ser el material del sistema principal de resistencia sísmica. Los elementos no estructurales que hagan parte de estas estructuras, serán diseñados adecuadamente según su clasificación de desempeño sísmico, donde podrá ser usado el concreto y la mampostería para su construcción, entre otros materiales arquitectónicos disponibles.

3.3 Códigos, estándares y referencias 3.3.1 Códigos 3.3.1.1 Códigos de diseño

Los códigos que gobiernan el diseño estructural del proyecto son los que se presentan a continuación. Por ningún motivo la resistencia, funcionabilidad, estabilidad o los estándares de calidad para materiales y procedimientos de diseño deben ser inferiores a los requeridos por los códigos que gobiernan el diseño. 

Reglamento Colombiano de Construcción Sismo resistente NSR-10



ACI 350-06 Code Requirements for Environmental Engineering Concrete Structures and Commentary



ACI 350.3-06 Seismic Design of Liquid-Containing Concrete Structures and Commentary

Cuando las provisiones contenidas o referenciadas en este documento difieran por las contenidas en los códigos que gobiernan el diseño, el diseño se realizara acorde con la provisión más rigurosa. 3.3.1.2 Estándares de referencia

Los siguientes códigos serán usados para el diseño estructural como y según se especifica en el presente documento, como complemento a los códigos de diseño antes mencionados: 

Normas Técnicas Colombianas – INCONTEC 3-3



Sección 3



Estructuras



ACI 350.4R-04 Design Considerations for Environmental Engineering Concrete Structures



ACI 373R Design and construction of circular prestressed concrete structures with circumferential tendons



PCA Rectangular Concrete Tanks



PCA Design of Liquid-Containing Concrete Structures for Earthquake Forces



CRSI Manual of Concrete Practice



ASTM standards



ASCE 7-10 Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures



ACI 318-11 Building Code Requirements for Structural Concrete



ACI 351.3R-04 Foundations for Dynamic Equipment



ACI 355.3R-11 Guide for Design of Anchorage to Concrete



ACI 530-11 Building Code requirements for masonry structures



AISC-LRFD Manual of steel construction - Load and resistance factor design



Aluminum Design Manual - The Aluminum Association



AWS D1.1 Structural Welding Code - Steel



AWS D1.2 Structural Welding Code - Aluminum



AWS D1.4 Structural Welding Code - Reinforcing Steel



AWWA D110-04 Wire- and Strand-Wound, Circular, Prestressed Concrete Water Tanks



AWWA D115-06 Tendon-Prestressed Concrete Water Tanks



NS-001 Criterios de diseño estructural para obras hidráulicas. Empresa de Acueducto, Alcantarillado y Aseo de Bogotá



NS-002 Criterios de diseño estructural. Empresa de Acueducto, Alcantarillado y Aseo de Bogotá



NS-005 Juntas y sellos para juntas en estructuras de concreto. Empresa de Acueducto, Alcantarillado y Aseo de Bogotá



NS-062 Criterios generales para diseño de tanques. Empresa de Acueducto, Alcantarillado y Aseo de Bogotá



NP-005 Concreto y morteros, Empresa de Acueducto, Alcantarillado y Aseo de Bogotá



National Fire Protection Code Safety Association - Life (NFPA 101)



Department of Environmental Resources Management (DERM)



Sección 3



Estructuras



AASHTO, 17th Edition – 2001 Standard Specifications for Highway Bridges adopted by the American Association of State Highway and Transportation Officials



CCDSP-95 Código colombiano de diseño sísmico de puentes, Asociación colombiana de ingeniería sísmica

3.3.2 Estándares El diseño de sistemas y materiales específicos se realizara acorde con los códigos, especificaciones y otros estándares adoptados por los códigos que gobiernan el diseño. En ausencia de disposiciones por parte de los códigos que gobiernan el diseño, se usara la edición más reciente de la referencia establecida en este documento para cada sistema y material.

3.3.3 Referencias Software especializado, manuales de diseño, guías de diseño, artículos y publicaciones técnicas, son generalmente aceptables para el diseño. Otras publicaciones pueden ser usadas si son aceptadas por parte del equipo que supervisa el diseño estructural. En el uso de publicaciones técnicas y software especializado, estén o no incluidas en este documento, no es garantía de que estén libres de errores u omisiones. Los resultados de su uso deben ser evaluados para verificar si son apropiados por medio del uso de cálculos separados, experiencia y/o juicio de buena ingeniería.

3.4 Cargas de diseño Todas las cargas y combinaciones de cargas aplicables, así como también los esfuerzos admisibles, factores de carga, factores de reducción de resistencia y factores de seguridad, se determinaran como lo disponen los códigos que gobiernan el diseño, teniendo en cuenta la ocupación, el lugar, los factores del medio ambiente, los equipos y los procesos. Se aclara que los parámetros de diseño se basarán inicialmente en el Reglamento NSR-10, correspondiente a la normativa nacional para edificaciones, sin embargo las estructuras ambientales y edificaciones de procesos, que requieran consideraciones adicionales de normativa internacional, esta será empleada en los diseños y especificaciones. especificaciones. Es importante resaltar que la Empresa de Acueducto, Alcantarillado y Aseo de Bogotá, establece que el código de diseño que se debe emplear para las estructuras ambientales corresponde al código internacional ACI 350-06 Code Requirements for Environmental Engineering Concrete Structures and Commentary. Las diferentes estructuras deberán ser diseñadas para soportar todas las cargas aplicables. El criterio y los parámetros de diseño serán establecidos al inicio del diseño y deberán ser confirmados en la última etapa del diseño final.

3.4.1 Carga muerta Las cargas muertas son las derivadas del peso de todas las partes fijas de la construcción, tales como muros, tabiques, losas, cubiertas, cielos rasos, revestimientos, equipos fijos, bases de los equipos, tuberías, maquinaria, y todos los demás elementos no extraíbles y elementos estructurales de resistencia sísmica. La magnitud de las cargas muertas de cada uno de los componentes de las estructura, se calculará con base en el volumen que ocupa y su respectivo peso unitario. Dentro de las cargas muertas se deben contemplar los pesos de elementos arquitectónicos de acabados y decoración, así como también el peso de los elementos no estructurales. El Reglamento NSR-10, en el capítulo B.3 del título B, establece de forma general los valores de peso unitario para 3-5 PTAR_Canoas_P8_Guías de Diseño_v00


Sección 3



Estructuras

diferentes tipos de materiales comunes de construcción, así como también valores típicos de carga muerta de elementos no estructurales horizontales y verticales Los pesos de los equipos de proceso y materiales almacenados en las estructuras, se considera como carga viva.

3.4.2 Carga viva Las cargas vivas son aquellas que se generan debido a la ocupación de la estructura y son originadas por las personas, mobiliario, objetos y equipos que la ocupan y se desplazan en su interior. Las cargas vivas se dividen en dos partes, la primera es la carga distribuida, relaciona con el uso de la estructura, y la segunda la carga relacionada con el peso de los equipos de proceso y materiales contenidos y almacenados. Bajo ningún caso se permite la reducción de cargas vivas en las estructuras ambientales ni en los edificios de procesos. 3.4.2.1 Carga viva distribuida

La carga viva distribuida se considera como la carga actuante en la estructura debido al uso que esta va a tener en su vida útil, y será establecida acorde con los códigos que gobiernan el diseño. La magnitud de estas cargas, de acuerdo a su ocupación y uso, se encuentra en la Tabla 3-1 para estructuras ambientales, Tabla 3-2 para edificios de procesos y Tabla 3-3 para edificios administrativos. Se pueden usar valores más altos de carga cuando sea apropiado, pero en ningún caso se pueden usar valores inferiores a los establecidos. Tabla 3-1 Cargas vivas de diseño – estructuras ambientales Ocupación o uso Losas elevadas Losas sobre suelo

Carga uniforme 1.000 kg/m² 1.500 kg/m² 500 kg/m²

Cubiertas Tabla 3-2 Cargas vivas de diseño – edificios de procesos Ocupación o uso Área de oficinas

Carga uniforme 750 kg/m²

Archivos, cuartos de sistemas

750 kg/m²

Área operativas de personal

750 kg/m²

Escaleras, corredores y vestíbulos

750 kg/m²

Áreas de almacenamiento

1.500 kg/m²

Áreas de proceso

1.000 kg/m²

Cuartos eléctricos y de maquinas

1.500 kg/m²

Cuartos de control

750 kg/m²

Pasarelas, plataformas y balcones

750 kg/m²

Garajes de mantenimiento Vehículos de carga

1.500 kg/m² CCDSP-95 C-40-95



Sección 3



Estructuras

Tabla 3-3 Cargas vivas de diseño – Edificios administrativos Ocupación o uso Área de oficinas

Carga uniforme 250 kg/m²

Archivos, cuartos de sistemas

600 kg/m²

Área operativas de personal y laboratorios

500 kg/m²

Escaleras, corredores y vestíbulos

500 kg/m²

Áreas de almacenamiento

1.000 kg/m²

Cuartos de maquinas

750 kg/m²

Pasarelas, plataformas y balcones

500 kg/m²

Garajes de carros livianos

500 kg/m²

Garajes de carros pesados

CCDSP-95 C-40-95

La carga viva distribuida sobre cubiertas en edificios de procesos y administrativos se considera igual al del resto de la edificación, y no podrá ser menor de 100 kg/m² en edificaciones. 3.4.2.2 Carga viva de equipos

El peso de los equipos se considera carga viva. La carga máxima y los detalles de soporte de cada equipo deben ser provistos por la disciplina encargada de definir el diseño y las especificaciones de cada equipo. Los pesos finales de cada equipó mecánico de proceso debe ser establecido en las fases iniciales del diseño; los pesos de equipos de redes de servicios (HVAC, plomería, redes eléctricas, etc.) pueden establecerse preliminarmente durante el diseño, y ser confirmados en la etapa de diseño final. Además de considerar la carga estática del mecanismo, el diseño estructural se realizará para otros efectos, como los debidos a la operación, mantenimiento y mal funcionamiento de los equipos. Ejemplos de estas cargas incluyen, pero no se limita, a los siguientes: 

Para los equipos en contacto directo y continúo con aguas de tratamiento, lodos, residuos sólidos, y demás sustancias afines: su contenido



Equipos giratorios, como mezcladores, floculadores, aireadores mecánicos, etc.: el diseño debe incluir el momento, el torque, y el empuje lateral o vertical



Mecanismos rotatorios de clarificadores: el diseño debe incluir torque de atasco



Bombas verticales de turbina: la carga de diseño debe incluir la succión y el peso de la columna de agua suspendida en el tubo de impulsión



En todos los equipos: el diseño debe incluir los procedimientos de mantenimiento requeridos, tales como la remoción de componentes importantes y localización temporal en la estructuras que se encuentra adyacente a los equipos

3.4.2.3 Carga de impacto

Cuando las cargas vivas aplicadas generen cargas de impacto, las cargas vivas estáticas deben ser incrementadas con el fin de considerar dentro del diseño estructural los efectos de impacto. Las cargas vivas se incrementaran de acuerdo a los siguientes porcentajes: 

Cargas de vehículos: de acuerdo con la especificación de la AASHTO y el CCDSP-95 3-7



Sección 3

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Estructuras



Soportes de elevadores: 100% de la reacción total de los soportes



Soportes de puente grúa: 25% de la capacidad del polipasto; 20% de la suma de la capacidad de elevación, elevador de peso, y peso carro se aplica como carga lateral; 10% de la suma de la capacidad total de la grúa y el peso del polipasto se aplica como una carga longitudinal



Soportes de monorriel: 25% de la capacidad del polipasto; 10% de la suma de la capacidad de elevación y peso propio del polipasto será aplicado como una carga longitudinal



Soportes de maquinaria ligera, de ejes o impulsada por motores: 20% del peso de operación (mínimo) o recomendaciones del fabricante



Soportes de maquinaria reciprocante o de unidades motorizadas: 50% del peso de operación (mínimo) o recomendaciones del fabricante



Soportes de pisos o balcones: 33% de la reacción a la carga viva

Se recomienda consultar los códigos internaciones ASCE-7 Minimum Design Loads for Buildings and Other Structure y el AISC-LRFD Manual of steel construction - Load and resistance factor design, junto con el reglamento NSR-10, para obtener información adicional de equipos y cargas de impacto. 3.4.2.4 Carga durante construcción

El constructor debe ser responsable de mantener las cargas vivas sobre las estructuras que estén en proceso de construcción o ya terminadas, por debajo de las cargas de diseño registradas en los planos de construcción. También debe proveer soporte complementario en caso de ser necesario. Sin embargo, en algunos casos, si la carga de servicio no presente efectos relevantes en el diseño, la carga viva de diseño se ajustara contemplando actividades de construcción razonables. Cuando sea necesario se aplicarán restricciones particulares en la secuencia de construcción, debido que pueden surgir condiciones especiales de carga. Para estos casos se realiza una evaluación y se establecerán criterios apropiados de resistencia frente a estas cargas, estas restricciones serán indicadas en planos de construcción y especificaciones de obra.

3.4.3 Carga por empozamiento de agua y granizo El diseño estructural de las cubiertas debe considerar la carga debido al empozamiento de agua y de granizo sobre la misma. Toda estructura, sea ambiental, edificio de procesos o edificio administrativo, debe poseer un proyecto hidráulico que incluye el diseño del sistema de drenaje de la cubierta, y de igual forma debe contemplar un sistema auxiliar de evacuación de agua cuando se presente una obstrucción o mal funcionamiento del sistema de drenaje, estos dos sistemas definen el volumen de agua que es capaz de acumular la cubierta. Los criterios de diseño para el sistema auxiliar de evacuación deben ser coordinados con las disciplinas de arquitectura y plomería, y ser verificados con la máxima deflexión permitida de la cubierta. Acorde con el Reglamento NSR-10, las cargas de granizo deben considerarse en regiones del país con más de 2.000 metros de altura sobre el nivel del mar o en lugares de menor altura donde la autoridad local así lo exija. El caso del municipio de Soacha, y en particular el sitio de ejecución de la planta vereda Canoas, su altitud varía entre 2,550 y 2,540 metros de altura sobre el nivel del mar; para estas altitudes el reglamento establece un valor de carga por granizo de 1,0 kN/m2 (100 kg/m2) y en caso de cubiertas con una inclinación mayor a 15°, este valor puede reducirse a 0,5 kN/m2 (50 kg/m2).



Sección 3

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Estructuras

3.4.4 Carga de viento El análisis y diseño para carga de viento se hará con base en el procedimiento analítico de cargas de viento, cumpliendo con los requisitos y procedimientos descritos en la Sección B.6.5 del reglamento NSR-10 y el ASCE-07. Se considera que todas las estructuras presentes en el proyecto no presentan comportamientos dinámicos especiales o que requieran un análisis más riguroso y detallado a causa de las oscilaciones causadas por las cargas de viento. La obtención de las presiones de viento, se basan en los parámetros generales de diseño presentados en la Tabla 3-4. Tabla 3-4 Parámetros de diseño para carga de viento Parámetro Velocidad de viento básico Exposición Categoría de uso Factor de Importancia

Valor 100 km/h C Grupo IV 1,15

Tanto el Sistema Principal de Resistencia a Fuerzas de Viento (SPRFV) como los revestimientos y componentes, de cada estructura, se diseñaran teniendo en cuenta las características propias de cada estructura: factores de forma, factores de dirección de viento, factores de efecto ráfaga, coeficientes de presión interna y externa, cerramientos, rigidez y altura. En ningún caso la presión de viento de diseño podrá ser menor de 0,40 kN/m ².

3.4.5 Carga sísmica La obtención de las cargas sísmicas se hace a partir de los requisitos generales de diseño y construcción sismo resistente presentes en el Titulo A del Reglamento Colombiano de Construcción Sismo Resistente NSR-10, y las especificaciones presentes en el estándar ACI 350.3 - Diseño sísmico de estructuras en concreto contenedoras de líquidos, del American Concrete Institute, para el diseño de estructuras ambientales en concreto. Independiente del comportamiento sísmico de las estructuras y su clasificación, si son estructuras ambientales, edificios de procesos o administrativos, todas las estructuras deben diseñarse para el movimiento sísmico de diseño dado por el Reglamento NSR-10, en el capítulo A.2, el cual permite identificar la aceleración máxima esperada a la cual estarían expuestas las estructuras. Este movimiento sísmico de diseño depende de tres parámetros: amenaza sísmica, ubicación geográfica del proyecto dentro del país; el suelo, y la velocidad media de onda cortante que esté presente, clasificación obtenida en la exploración geotécnica del proyecto; y el uso, clasificación de acuerdo a su función durante y después de un sismo. De forma general los parámetros símicos de diseño de la planta se presentan en la Tabla 3-5.



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Estructuras

Tabla 3-5 Parámetros de diseño sísmico Parámetro Código de diseño sísmico

Valor NSR-10

Municipio, Departamento

Soacha, Cundinamarca

Zona de amenaza sísmica

Intermedia

Coeficiente de aceleración horizontal pico efectiva (Aa)

0,15

Coeficiente de velocidad horizontal pico efectiva (Av)

0,20

Tipo de Perfil de Suelo

D

Coeficiente de amplificación de suelo, periodos cortos (Fa):

1.50

Coeficiente de amplificación de suelo, periodos intermedios (FV):

2.20

Grupo de Uso Coeficiente de Importancia (I):

Grupo IV 1.5

Los parámetros presentados anteriormente para la obtención del movimiento sísmico de diseño, aplican para todas las estructuras del proyecto. La magnitud de la fuerza sísmica, su aplicación a la estructura, su método de análisis y diseño, serán de acuerdo al tipo de sistema estructurar y a la capacidad de disipación de energía requerida. Las estructuras que no se encuentren dentro del alcance del Reglamento NSR-10 serán diseñadas usando los códigos ACI 350 y ACI 350.3 cuando estas sean de concreto y AISC-LRFD Manual of Steel Construction, cuando sean de acero. 3.4.5.1 Edificios de procesos y administrativos

Los edificios de procesos y administrativos, se encuentran dentro del alcance del Reglamento NSR-10, al ser estructuras que presentan ocupación de seres humanos, por lo cual la obtención de las cargas sísmicas, y posterior diseño estructural sismo resistente se basa en el Titulo A del Reglamento NSR-10. De forma general para estas estructuras, se debe identificar su sistema estructural, la capacidad de disipación de energía deseada y el coeficiente de capacidad de energía. Para su análisis estructural se hará uso del método de análisis dinámico descrito en el Capítulo A.5 del Reglamento NSR-10. El diseño estructural se realiza cumpliendo con todos los parámetros establecidos en el Reglamento NSR-10, titulo C para estructuras en concreto y título F para estructuras metálicas. 3.4.5.2 Estructuras ambientales

Las estructuras ambientales no se encuentran dentro del alcance del Reglamento NSR-10. Para el análisis y diseño de estas estructuras, se hará uso de los códigos internacionales ACI 350.3 Seismic Design of Liquid-Containing Concrete Structures and Commentary, para obtener la magnitud y puntos de aplicación de las fuerzas sísmicas, y el ACI 350 Code Requirements for Environmental Engineering Concrete Structures and Commentary, para realizar el diseño del sistema de resistencia.

3.4.6 Carga de líquidos Las disposiciones presentes en este numeral, están dirigidas a las estructuras ambientales que hagan parte del proceso de la planta. Los efectos hidrostáticos del peso del líquido o material contenido, no se considera carga viva o muerta, se considera un propio caso de carga, bajo los parámetros por el ACI 350. Los efectos hidrodinámicos serán considerados como carga sísmica, y se deben ser aplicados de forma acorde con el ACI 350.3.



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Estructuras

Para las cargas líquidas, el diseño se realizara asumiendo que la superficie del líquido en condiciones normales de operación llegará al nivel máximo de operación. Así mismo, el diseño debe contemplar que bajo condiciones de operación de sobrecarga la superficie del líquido alcanzara un nivel de desborde. Para los casos de niveles de desbordamiento, los valores de esfuerzos admisibles y los coeficientes de reducción de resistencia y factores de carga, pueden variar al considerarse un caso de carga extraordinario por su baja probabilidad de ocurrencia. Esta última condición de carga se presenta durante la prueba de fugas y permeabilidad de las estructuras, la cual se realiza una vez finalizada la construcción, y antes de la puesta en funcionamiento de la estructura, en esta prueba el nivel del líquido alcanza la máxima altura de desborde. Para las estructuras que presenten compartimentos que se comuniquen y no puedan aislarse del compartimento adyacente, por medio de válvulas, compuertas, u otros medios operativos, los muros de separación no serán diseñados para el líquido en un solo lado. Sin embargo, el diseño se llevará a cabo durante un mínimo diferencial de nivel de agua de 0,30 m a cada lado de la pared, para considerar el retraso del flujo y los efectos dinámicos de menor importancia, a menos que los análisis hidráulicos indiquen un nivel diferente. En algunos casos, dependiendo del proceso interno de la estructura, se podrán tomar consideraciones en las cuales el flujo del líquido en alguno de los compartimentos sea bloqueado por factores externos, generando variaciones del nivel del agua en los muros de separación. Para las estructuras que presenten compartimentos que tengan la capacidad de trabajar de forma independiente, y que puedan aislarse del flujo de proceso, los muros y demás componentes estructurales deben ser diseñados considerando las diferentes combinaciones de cámaras llenas y vacías para evaluar los diferentes escenarios de combinaciones de carga, con el fin de encontrar el caso critico de carga, tanto sobre elementos estructurales como en la cimentación. Los elementos estructurales donde los niveles del agua serán afectados por el grado de colmatación de rejillas (que retendrán la basura u otros sólidos que llegarán en el flujo) se diseñarán para el líquido a su nivel máximo, suponiendo que las rejillas estarán completamente bloqueadas. Los elementos que actuarán como deflectores de flujo (donde el bloqueo es poco probable) serán diseñados por un mínimo diferencial de nivel de agua de 0,30 m, a menos que un análisis hidráulico indique un nivel diferente. Estructuras cerradas que contendrán líquidos deberán, en lo posible, tener ventilación para evitar la presurización o despresurización; sin embargo, ciertas estructuras pueden experimentar efectos de variación de presión por el comportamiento de los sistemas mecánicos o de proceso, o por el mal funcionamiento de los sistemas o componentes. En tales casos, el diseño será realizado para la presión máxima interna del agua, aire o gas, así como también de los casos en los cuales la presión interna sea menor a la presión atmosférica (presión de vacío). Estructuras como tanques de retención de líquidos serán diseñadas para el nivel máximo que el líquido pueda alcanzar en la estructura. Cada estructura será diseñada para resistir la presión interior con el nivel máximo del líquido, sin considerar la presión exterior ejercida por el suelo, al igual que el escenario en el cual se encuentra vacío con la presión exterior ejercida por el suelo actuando, teniendo en cuenta la posición más alta a la que pueda llegar el nivel de aguas freáticas.

3.4.7 Empuje de tierras y presión de agua subterránea Las cargas de empujes laterales de tierra y presión de aguas subterráneas se estimarán a partir de los criterios del Reglamento NSR-10 y de acuerdo con los análisis de presión lateral de tierras y agua 3-11 PTAR_Canoas_P8_Guías de Diseño_v00


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Estructuras

subterránea presentados en el informe geotécnico. Con base en las recomendaciones del informe geotécnico, se determinará el sistema de cimentación a usar en cada una de las estructuras que conforman la PTAR Canoas. Los coeficientes para el cálculo de las presiones laterales del suelo sobre las diferentes estructuras estarán incluidos en las recomendaciones del informe de geotecnia. El diseño se realizará para las presiones generadas por las aguas subterráneas, considerando que actúa lateralmente, hacia abajo y hacia arriba, según el caso más desfavorable, utilizando los factores de carga apropiados y combinaciones, acorde con el Titulo B del reglamento NSR-10. Los valores de presión lateral presentados en la Tabla 3-6 serán usados en el diseño preliminar para rellenos granules con una densidad promedio de 1,800 kg/m³. Las presiones laterales de tierra finales serán las establecidas en el informe geotécnico; las estructuras de procesos que soporten cargas de tierra, serán diseñadas para soportar las cargas de la tierra con base a las condiciones finales de la obra. Tabla 3-6 Presión lateral de tierra Condición de Presión de tierra En descanso

Presión lateral equivalente Coeficiente 0,50

Por encima del N.F 900 kg/m³

Por debajo del N.F 1.350 kg/m³

Activa

0,33

600 kg/m³

1.200 kg/m³

Pasiva

3,00

5.400 kg/m³

2.500 kg/m³

3.4.7.1 Elevación de diseño

El diseño se llevara a cabo a partir de las siguientes elevaciones: 

Elevación de diseño de nivel freático: de 6 a 8 metros de profundidad



Elevación de inundación: 2.539,50 m.s.n.m., para una probabilidad de ocurrencia de 100 años



Elevación de jarillón: 2.542,00 m.s.n.m.

La plataforma de construcción del proyecto se ubica entre las cotas 2.557,00 m.s.n.m. y 2.542,00 m.s.n.m., además la cota de inundación no supera la cota del jarillón, por lo cual se considera que no abra participación de cargas por inundación. El factor de seguridad mínimo contra flotabilidad será de al menos 1,25. Para estructuras menores, cuando el nivel de diseño del agua subterránea está por debajo del nivel de acabado de estructuras relativamente pequeñas, tales como pozos y bóvedas, la elevación de diseño de las aguas subterráneas será establecida en la cota final de las estructuras, para considerar posibles aumentos localizados en el nivel de las aguas subterráneas, debido a la rotura de tuberías y estructuras de fugas, entre otras. 3.4.7.2 Sobrecarga

Los empujes laterales previstos en el informe geotécnico se incrementarán para dar cabida a una sobrecarga uniforme de 1.000 kg/m2, que se aplicará en la parte superior del relleno lateral de tierra. Esta sobrecarga se debe incluir por presiones que puedan producir estructuras adyacentes o la proximidad de vías. 3-12 PTAR_Canoas_P8_Guías de Diseño_v00


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Estructuras

3.5 Combinaciones de carga Las combinaciones de carga dependerán de la metodología de diseño a usar. Para el diseño estructural de los diferentes sistemas de resistencia estructural, se usara la metodología LRFD (Load-Resistance Factor Design) o en español, diseño por cargas mayoradas y factores de reducción de resistencia, también conocido como el método de resistencia ultima. Como método alternativo para el diseño y evaluación de algunas estructuras menores, y la evaluación de resistencia del suelo, se usara la metodología ASD (Allowable Stress Design) o en español, diseño por esfuerzos permisibles, también conocido como el método de estado límite de servicio. La elección del método de diseño dependerá de los requisitos presentes en cada uno de los códigos que gobiernan el diseño El diseño se realizará con las combinaciones de cargas apropiadas, según la metodología de diseño, en conformidad con el Reglamento NSR-10. En la ausencia de una dirección específica del código, se utilizarán las distribuciones más desfavorables en la concentración y combinación de cargas y fuerzas de diseño. Estas combinaciones pueden estar limitadas por consideraciones prácticas, tales como: 

No considerar combinación de ciertas cargas cuando la probabilidad de su simultánea ocurrencia es reducida. Ejemplo de estas cargas pueden incluir fuerzas de viento y sísmicas, en los sistemas de resistencia estructural, o cargas sísmicas, de sobrecarga o inundación en las subestructuras.



Aumento del esfuerzo admisible en un 33 por ciento, o un factor de reducción de carga de 0,75, podrá ser aplicado a la combinación de carga completa, cuando dicha modificación este permitida para cualquiera de las cargas consideradas en la combinación



Los efectos de una carga de cualquier tipo, excepto para la carga muerta, no se pueden utilizar para reducir los efectos de otra carga. Un máximo de 90 por ciento de la carga muerta se puede utilizar en cualquier combinación en donde se reduce el efecto de otro tipo de carga.



Para estructuras ambientales que contenga líquidos y presente compartimentos internos independientes, se debe considerar: -

Combinaciones de carga considerando todos los compartimentos llenos de líquido, sin relleno exterior. No se presenta ninguna reducción de carga por consideraciones de presión del suelo que contrarreste la ejercida por la del líquido contenido

-

Combinaciones de presión de rellenos y aguas subterráneas, con compartimentos vacíos y llenos en la estructura

-

Combinaciones de compartimentos vacíos o llenos en cualquier combinación

Para los casos de carga sísmica, dado que los efectos sísmicos pueden provenir en cualquier dirección horizontal, la estructura debe tener resistencia sísmica en todas las direcciones, por lo tanto el sistema estructural de resistencia sísmica debe existir en dos direcciones ortogonales, para garantizar estabilidad ante movimientos sísmicos que puedan ocurrir en cualquier dirección horizontal. De acuerdo al numeral A.3.6.3 del Reglamento NSR-10, con el fin de contemplar efectos de ortoganilidad, para la aplicación de fuerzas sísmicas, se puede asumir la ocurrencia simultánea del 100% del sismo en una dirección y el 30% del sismo en la dirección perpendicular.



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Estructuras

3.6 Consideraciones de funcionabilidad Requerimientos adicionales de funcionabilidad, serán considerados como se provee a continuación y de acuerdo a las especificaciones dadas en los estándares de referencia de cada material especificado.

3.6.1 Empozamiento Se debe evitar el empozamiento de agua lluvia debido a la retención de esta sobre las cubiertas. Se debe garantizar suficiente rigidez en cubiertas flexibles, para prevenir empozamiento que generen deflexiones en las cubiertas que las lleven a la falla.

3.6.2 Deflexiones El diseño se debe realizar con los límites de deflexiones presentados en la Tabla 3-7. Los límites marcados con el asterisco (*), se deben evaluar solamente para los efectos de la carga viva aplicada. Para monorrieles y puente grúas, debe incluirse la carga c arga de impacto. Tabla 3-7 Límites de deflexión Tipo de Carga Monorrieles (incluyendo efectos de deformación de soportes) Vigas guía de torres grúa

Límite de deflexión L/450 L/1.000

Bases de equipos y rejillas (*)

L/360

Vigas, dinteles o losas soportando mampostería mampostería

L/720

Cubiertas sin cielo raso

L/240

Cubiertas con cielo raso (*)

L/360

Pisos compuestos con elementos metálicos (Steel deck) (*)

L/360

Pisos de concreto

De acuerdo al ACI 350

3.6.3 Vibraciones Se debe proveer suficiente protección frente los efectos de vibraciones para evitar deterioro estructural, deterioro sobre la maquinaria e incomodidades generales sobre los ocupantes. De forma general se deben cumplir los siguientes parámetros para evitar estos efectos de las vibraciones. En caso de considerarse necesario por el equipo que supervisa el diseño estructural, se realizarán análisis dinámicos de los sistemas para evitar afectaciones por vibraciones. 3.6.3.1 Vibraciones por equipos

La mayor parte de los equipos de procesos usados en planta de tratamiento de agua, como clarificadores, espesadores, barredoras, entre otros, presentan un movimiento lento de funcionamiento, que no generan efectos de vibración sobre la estructura. Para estos equipos diseños dinámicos por vibraciones no es necesario. Otros equipos como sopladores, generadores, compresores, bombas, centrifugas, entre otros, poseen frecuencias de operación más elevadas, por lo que requieren consideraciones especiales de diseño. Las frecuencias de operación, cargas desbalanceadas y recomendaciones específicas de diseño deben ser obtenidas del fabricante del equipo por parte de la disciplina encargada de especificar el equipo. Para evitar efectos de resonancia, la relación entre la frecuencia natural de la estructura y la frecuencia de operación del equipo será restringida a ser menor de 0,50 o mayor de 1,50. Donde sea 3-14 PTAR_Canoas_P8_Guías de Diseño_v00


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Estructuras

practico, usar valores mayores a 1,50 para evitar efectos de resonancia durante el encendido y apagado de los equipos. El diseño debe ser realizado acorde con las siguientes recomendaciones para equipos con efectos de vibraciones significantes, significantes, según sea posible y apropiado: 

Los equipos serán soportados por cimentaciones o sistemas estructurales en concreto, se debe evitar en lo posible sistemas de soporte metálicos



El pedestal o losa de soporte debe tener una masa mínima igual a 10 veces la masa de rotacional del equipo o tres veces la masa completa del equipo, equipo, la que sea mayor



Los sistemas de soporte para equipos de importancia, serán aislados con juntas de expansión o soportes independientes a las estructuras adyacentes, para minimizar transmisión de vibraciones.



Proveer aisladores de vibraciones, amortiguadores y bloques de inercia según sea apropiado



Los anclajes a los sistemas de soporte se realizaran por medio de pernos embebidos. Pernos post-instalados no serán usados.

3.6.3.2 Vibraciones transitorias

Para evitar vibraciones transitorias en plataformas y pasarelas, las vigas de soporte deben tener una altura mayor o igual a 1/20 veces la luz de la estructura.

3.7 Diseño de cimentaciones El criterio de diseño de cimentaciones se establecerá de forma coordinada con las recomendaciones del informe geotécnico. Las cimentaciones de estructuras permanentes serán diseñadas para distribuir las cargas al suelo, roca o pilotaje de soporte sin sobrepasar los valores de carga admisible y dentro de los asentamientos permitidos. Elementos de resistencia de cimentaciones como zapatas, losas, pilotes y caissons, serán diseñados como elementos estructurales y deben resistir los esfuerzos generados por las cargas de diseño. El diseño de la trasmisión de estas cargas de la cimentación al suelo de soporte debe ser realizado por el área de geotécnica. El diseño estructural de los elementos de la cimentación debe considerar efectos de aguas subterráneas, incluyendo flotación.

3.7.1 Reporte geotécnico El reporte geotécnico debe proveer una completa descripción de las condiciones del subsuelo, así como también de recomendaciones de diseño y construcción de la cimentación. La caracterización geotécnica preliminar debe ser revisada para verificar su aplicabilidad y viabilidad para ser usada en el diseño estructural preliminar. Se debe proveer comentarios para al área de geotécnica para la realización de la caracterización geotécnica de ingeniería de detalle.

3.7.2 Diseño de cimentaciones superficiales El diseño de elementos de cimentaciones superficiales (zapatas y losas), incluyendo límites y detalles de excavaciones y rellenos, debe ser realizado acorde con las recomendaciones del reporte geotécnico final para la ingeniería de detalle.



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Estructuras

Hasta donde sea posible, la tubería enterrada o los ductos subterráneos deben mantenerse por fuera de las zonas de influencia de estas cimentaciones. El límite de estas zonas de influencia será establecido con base en la capacidad portante del suelo, descrita en la caracterización geotécnica de ingeniería de detalle. Como mínimo esta zona debe ser definida a partir de la parta más baja de las cimentaciones y en todo su perímetro, con una línea con una pendiente de 1/1 hacia abajo y hacia afuera. En el caso de tener elementos en esta zona, se debe proveer protección apropiada con encamisados de concreto. Tanto la capacidad admisible como los asentamientos de las estructuras a ser fundadas mediante cimentaciones superficiales superficiales serán calculados de acuerdo con el Capítulo H.4 del Reglamento NSR-10. 3.7.2.1 Losas de cimentación

Las losas de cimentación deberán diseñarse para una capacidad de carga máxima admisible de 6,5 ton/m² o menos, de acuerdo con la carga impuesta por cada estructura. Los asentamientos totales de la cimentación deberán ser de forma general, menores a 2,5 cm y los asentamientos diferenciales menores a 2,0 cm. Estos valores pueden ser modificados de acuerdo a la rigidez de los materiales de construcción de las estructuras y de la deformación permisible del material de las tuberías de procesos que están conectadas a estas estructuras. Además, serán verificados una vez se tengan los resultados del estudio de geotecnia para ingeniería de detalle, en el Producto 7. Se debe verificar el efecto de arcillas expansivas en el diseño de losas de cimentación, ya que la presencia de estas por encima del nivel freático representa un riesgo para la estabilidad de las estructuras. Se debe evaluar la posibilidad de falla por cortante general, fallas locales y falla por punzonamiento en suelos blandos. De acuerdo a los resultados de la caracterización geotécnica preliminar, se considera que el sistema de cimentación de los tanques de cribado, desarenadores, mezcladores rápidos, sedimentadores, espesadores y cajas de distribución de caudales, consistirá en losas de cimentación; esto debe ser verificado y validado en la caracterización geotécnica de ingeniería de detalle 3.7.2.2 Zapatas

Todas las zapatas deberán tener un ancho mínimo de 1,0 metro en ambas direcciones, y estar cimentadas al menos a 1,0 metro de profundidad con respecto a la rasante de diseño. Las zapatas deberán diseñarse para una capacidad máxima admisible del suelo de 6,5 ton/m². Los asentamientos totales de la cimentación deberán ser menores a 2,5 cm y los asentamientos diferenciales entre columnas menores a 2,0 cm. Como se mencionó anteriormente, los valores de estos parámetros serán verificados cuando se tengan los resultados del estudio geotécnico para ingeniería de detalle. Se contempla el mejoramiento de la capa de suelo portante, ya sea por medio del reemplazo de material in situ por un material de mayor capacidad de soporte o el uso de geosintéticos. De acuerdo a los resultados de la caracterización geotécnica preliminar, se considera el sistema de cimentación de los edificios de procesos y administrativos consistirá en zapatas individuales, combinadas o continúas; esto debe ser verificado y validado en la caracterización geotécnica de ingeniería de detalle.



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Estructuras

3.7.3 Diseño de cimentaciones profundas El diseño de pilotes para cimentaciones profundas, debe ser realizado acorde con las recomendaciones del reporte geotécnico de ingeniería de detalle. Las cargas de diseño laterales sobre la estructura deben ser resistidas por los pilotes. Cuando sea apropiado la compatibilidad de deformaciones de los elementos debe ser considerada para determinar la distribución de reacciones laterales. De acuerdo a los resultados de la caracterización geotécnica preliminar, se considera que el sistema de cimentación para los digestores consistirá en pilotes pre-excavados; esto debe ser verificado y validado en la caracterización geotécnica de ingeniería de detalle. La capacidad de carga del pilote deberá ser verificada en campo por medio de pruebas dinámica (PDA) en sitio. Los valores obtenidos en esta prueba deberán compararse con las capacidades de carga presentadas en el diseño de cimentación a nivel de detalle para las diferentes estructuras. Adicional a las pruebas de carga se deberán realizar pruebas de integridad de pilotes, de ser necesario. Los asentamientos totales de la cimentación deberán ser menores a 2,5 cm y los asentamientos diferenciales menores a 2,0 cm. Se debe considerar la compatibilidad de deformaciones, para determinar la distribución de reacciones laterales en los elementos de cimentación.

3.7.4 Muros de contención La estabilidad y diseño de muros de contención debe realizarse para las cargas laterales de suelo, aguas subterráneas, sobrecargas y otras cargas aplicables. Las presiones pasivas del suelo en frente del muro y en la llave de cortante de la zapata, no pueden ser usadas para reducir los esfuerzos o efectos de deslizamiento y volcamiento, al menos que se aprueben medidas adecuadas contra erosión o remoción del suelo. El diseño debe cumplir con los factores de seguridad a continuación. 

Deslizamiento: 1,50



Volcamiento: 2,00

Para muros de contención que se encuentren por debajo del nivel freático, se deben considerar efectos de sub-presión en el análisis de estabilidad.

3.7.5 Flotación La flotación es un resultado de inestabilidad a causa de las fuerzas de subpresión, cuando estas son mayores a las cargas muertas y de anclaje de la estructura. El diseño de cimentaciones debe realizarse con las siguientes características: 

En la evaluación de resistencia contra flotación de estructuras completas, solo se deben incluir las cargas muertas, las cargas de suelo que se encuentre por encima de la estructura y extensiones de la cimentación; los efectos de cargas vivas, líquidos contenidos, fuerzas de fricción verticales y cohesión del suelo, no deben ser incluidas.



Cuando sea usado un sistema de anclaje, este debe ser diseñado para resistir la carga neta de fuerzas de sub-presión.



Sección 3

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Estructuras

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Para estructuras parcialmente completas, durante la construcción se requiere que el nivel de aguas subterráneas sea abatido, y se encuentre por debajo del nivel de excavación de la estructura.



Las estructuras deben ser diseñadas con un factor de seguridad de flotación de 1,25.

3.8 Diseño de concreto 3.8.1 Alcance Para estructuras de concreto, el dimensionamiento, diseño de refuerzo y detalles de elementos estructurales y no estructurales, se realizara acorde con los códigos que gobiernan el diseño. El diseño de todas las estructuras en concreto vaciadas en sitio o en obra, están dentro del alcance de diseño estructural de la planta, con excepción de trabajos en obra como: pavimentos, adoquines, sardineles, andenes, y similares, que deben ser realizados por el área civil. El diseño de las siguientes estructuras y elementos debe ser realizado por el fabricante o instalador, de acuerdo con los criterios provistos en los documentos contractuales: 

Estructuras prefabricadas del proyecto, incluyendo pozos de inspección, bóvedas, tuberías, conductos, entre otros



Losas o vigas T prefabricadas para cubiertas, sean pretensadas, post-tensadas o reforzadas



Elementos arquitectónicos prefabricados, incluyendo paneles, umbrales, zócalos y demás.



Tanques circulares de concreto pretensadas o post-tensadas



Losas y vigas de concreto pretensadas o post-tensadas

3.8.2 Códigos y estándares El diseño de las estructuras en concreto se realizara de forma apropiada con los siguientes códigos: 

Edificaciones administrativas: NSR-10, ACI 318



Edificaciones de tratamiento: NSR-10, ACI 318, ACI 350



Estructuras ambientales: NSR-10, ACI 350



Puentes: CCDSP-95, AASHTO



Soldadura de acero de refuerzo: AWS D1.4



Tanques recubiertos con alambre post-tensados: AWWA D110



Tanques post-tensados con torones: AWWA D115

3.8.3 Materiales y resistencia La resistencia a compresión (f’c) a los 28 días, para el diseño de concreto será mínimo de: 

Relleno de concreto: 28 MPA (4.000 psi)



Concreto estructural: 31 MPA (4.500 psi)



Sección 3



Prefabricados de concreto: 35 MPA (5.000 psi)



Concreto pretensado: 35 MPA (5.000 psi)



Estructuras

El acero de refuerzo deberá cumplir con los requisitos y propiedades de los siguientes materiales. 

Barras corrugadas y lisas de refuerzo para concreto: NTC 248 (ASTM A615), grado 60.



Barras corrugadas y lisas para refuerzo de concreto, soldadas o dobladas en campo: NTC 2289 (ASTM A706)



Mallas electro-soldadas, de alambre liso para concreto: NTC 1925 (ASTM A185)



Mallas electro-soldadas, de alambre de acero, corrugado: NTC 2310 (ASTM A497)

El diseño de la mezcla de concreto debe cumplir con los requerimientos de resistencia a exposición de sulfatos presentes en la Tabla 4.3.1 y requisitos de durabilidad del capítulo 4, del ACI-350.

3.8.4 Metodología de diseño – estructuras ambientales Las estructuras ambientales de concreto se diseñaran usando las combinaciones establecidas para la metodología LRFD o método de resistencia última, descritas en el apéndice C del ACI 350 al igual que en el Título C del Reglamento NSR-10, Apéndice C-C. 3.8.4.1 Combinaciones de diseño

En la Tabla 3-8 se pueden apreciar todas las combinaciones de diseño para elementos de concreto de estructuras ambientales. Se deben evaluar todas las combinaciones aplicables de acuerdo a la presencia o no de las cargas de diseño. Todas las cargas aplicables deben ser evaluadas. Tabla 3-8 Combinaciones de diseño de concreto, estructuras ambientales Combinación U = 1.4D + 1.7L

Código ACI 350 Ecu. C-1 / NSR-10 Ecu. C-C.9-1

U = 0.75(1.4D + 1.7L) + 1.6W

ACI 350 Ecu. C-2 / NSR-10 Ecu. C-C.9-2

U = 0.9D + 1.6W


U = 0.75(1.4D + 1.7L + 1.7H + 1.7F) + 1.0E


U = 0.9D + 0.6H + 1.4F + 1.0E

ACI 350 Ecu. C-5a

U = 0.9D + 1.4H + 1.0F + 1.0E

ACI 350 Ecu. C-5b

U = 1.4D + 1.7L + 1.7H


U = 0.9D + 1.7H

ACI 350 Sec. RC.9.2.4 / NSR-10 Sec. C-RC.9.2.3

U = 1.4D + 1.7L + 1.7F


U = 1.4D + 1.7L + 1.4Fo


U = 0.9D + 1.7F ACI 350 Sec. RC.9.2.5 / NSR-10 Sec. C-RC.9.2.4 Dónde: D=Cargas Muertas, L=Cargas Viva, W=Carga de viento, H=Cargas de Empuje de Suelo, E=Carga de Sismo, F=Cargas de Fluidos - Nivel de Servicio, Fo=Cargas de Fluidos - Nivel de Desbordamiento,

Se debe recordar que para las combinaciones con casos de carga sísmica, con el fin de contemplar efectos de ortoganilidad, se puede asumir la ocurrencia simultánea del 100% del sismo en una



Sección 3



Estructuras

dirección y el 30% del sismo en la dirección perpendicular, de acuerdo al numeral A.3.6.3 del Reglamento NSR-10. 3.8.4.2 Factores de reducción de resistencia

Las combinaciones antes señaladas deben ir acompañadas por los correspondientes factores de reducción de resistencia φ, los cuales se obtienen en el apéndice C del ACI 350 y se presentan a continuación: 

Secciones de concreto controladas por tensión

0,90



Secciones controladas por compresión con elementos de refuerzo en espiral

0,75



Secciones controladas por compresión con elementos de refuerzo en flejes

0,70



Cortante y torsión

0,85



Aplastamiento concreto

0,70

3.8.4.3 Coeficiente de durabilidad ambiental

Para efectos de durabilidad, resistencia a la corrosión en el acero de refuerzo, y asegurar criterios de servicio, las combinaciones de carga deben ser multiplicadas por el coeficiente de durabilidad, para elementos que no son controlados por esfuerzos de compresión. El uso del coeficiente de durabilidad ambiental se encuentra descrito en el Apéndice C del ACI 350 y la sección C.23-C.9.2 del Reglamento NSR-10. Para estructuras ambientales se hace uso del coeficiente de durabilidad Sd, de acuerdo a: 

Cálculos de refuerzo a flexión:

Sd = 1.30U



Cálculos de refuerzo a tensión axial:

Sd = 1.65U



Cálculos de refuerzo a cortante:

Sd = 1.30U

Este coeficiente solo debe ser usado para combinaciones de diseño, no debe ser usado para combinaciones de servicio, combinaciones de esfuerzos admisibles, o para elementos en concreto pretensado o post-tensado. De forma similar, este coeficiente no es requerido en combinaciones que incluyan carga sísmica. El coeficiente de durabilidad ambiental se especifica para las cargas estáticas actuantes en la operación normal de la estructura, no aplicable al sismo al cual se considera una carga no frecuente y de poca duración, al igual que las combinaciones con niveles de desbordamiento, según lo especifica el ACI 350, en la sección R21.2.1.8. 3.8.4.4 Control de agrietamiento

Para estructuras ambientales, y su durabilidad, se debe controlar las grietas en elementos sometidos a tensión, para que el acero de refuerzo no quede expuesto a los líquidos contenidos por la estructura, y de esta forma poder protegerlo frente a la corrosión. El máximo espaciamiento entre barras de refuerzo está limitado para el control de agrietamiento. El esfuerzo en el refuerzo más cercano a la cara de tracción de los elementos en concreto, en niveles de



Sección 3



Estructuras

servicio no debe superar los límites de acuerdo a la exposición ambiental a la que se encuentra el elemento. Acorde con el ACI 350 Sección 10.6.4 y el Reglamento NSR-10 Sección C.23-C.10.6.4, estos límites de esfuerzo en el acero son: 

Límite para zonas de exposición ambiental normal:

   √(



Límite para zonas de exposición ambiental severa:

   √(

  ⁄)

  ⁄)

Donde s es la separación entre barras de refuerzo, d b es el diámetro de barra de refuerzo, y β es la relación entre la distancia al eje neutro desde la fibra de máxima tracción y la distancia al centroide del refuerzo principal en tracción. Los límites establecidos por el código son para el estado de servicio de la estructura, por lo cual los esfuerzos de análisis corresponden a los esfuerzos generados por las combinaciones de cargas de servicios establecidas en la sección 1.8.6. 3.8.4.5 Requisitos de deriva

Las estructuras ambientales, al estar por fuera del alcance del Reglamento NSR-10, no poseen requisitos de deriva, sin embargo, para el diseño de cada estructura se debe verificar los máximos desplazamientos horizontales admisibles por funcionabilidad y máximas deformaciones de tuberías y sistemas de conexión. En el caso de ser requerido este análisis, se debe hacer por medio de las combinaciones de cargas de servicio establecidas en la sección 1.8.6. 3.8.4.6 Juntas

Todas las juntas deben ser especificadas en planos, incluyendo escalonamientos, desplazamientos y saltos, según se requieran. El esquema general de juntas debe realizarse con base en los siguientes criterios, para cementos convencionales en condiciones de servicio normales. 

Juntas de expansión: forman una discontinuidad en las estructuras, permitiendo el movimiento en el sentido perpendicular de la junta únicamente. Serán localizadas con una separación máxima de 30 metros, al menos que se apruebe longitudes mayores. En cuando sea posible se deben ubicar en puntos con cero trasferencia de cortante. Se debe proveer un relleno de junta con la rigidez adecuada para permitir los movimientos perpendiculares. No se permitirán llaves de cortante en juntas de expansión.



Juntas de contracción: no serán permitidas en estructuras ambientales



Juntas de construcción: deberán ser diseñadas para garantizar la transferencia de cargas. Se debe proporcionar una superficie rugosa y libre de contaminantes para mejorar la adherencia entre los concretos. Serán provistas de acuerdo a los requerimientos de construcción, con una separación máxima de 10 metros, al menos que se apruebe longitudes mayores. El refuerzo de la junta debe desarrollarse completamente a través de la junta. Escalonamientos y desplazamientos deben tratar de ser evitados en lo posible en juntas de construcción



Sellos de impermeabilización: se deberá proveer sellos impermeabilizantes continuos en todos los muros, losas y otros elementos, con los siguientes criterios: -

En áreas que contienen líquidos y áreas habitables

-

En áreas que contienen líquidos y áreas externas con presencia de aire, agua o suelo



Sección 3

-

-

-



Estructuras

Entre contenedores de líquidos, cuando uno puede desocuparse mientras el otro continua lleno Los sellos de impermeabilización verticales deben terminar 10 cm de la parte superior del muro, o por encima de la primera junta horizontal que se encuentre por encima del nivel de servicio del líquido, el que sea menor Los sellos de impermeabilización horizontales, en intersecciones de muros y losas, y en la base de muros, debe ser provisto según sea requerido para evitar interferencia con el refuerzo horizontal

-

Para juntas de expansión se debe proveer sellos de impermeabilización de PVC reforzados con movimiento de 200 mm de ancho

-

Para juntas de construcción se debe proveer sellos de impermeabilización de PVC reforzados sin movimiento de 150 mm de ancho

3.8.5 Metodología de diseño – Edificios de procesos y administrativos Los edificios de procesos y administrativos, construidas en concreto se diseñaran usando las combinaciones establecidas para la metodología LRFD o método de resistencia última, descritas en la sección 9.2.1 del ACI 350, la sección C.9.2.1 del Título C y la sección B.2.4 del Título B del Reglamento NSR-10. Estas estructuras no están en contacto directo con líquidos o sustancias de corrosión en su funcionamiento normal y durante su vida útil la probabilidad de exposición a estas sustancias es reducida, por lo cual no hay requisitos de durabilidad ni de control de agrietamiento. 3.8.5.1 Combinaciones de diseño

En la Tabla 3-9 se pueden apreciar todas las combinaciones de diseño para elementos de concreto de los edificios de procesos y administrativos. Se deben evaluar todas las combinaciones aplicables de acuerdo a la presencia o no de las cargas de diseño. Todas las cargas aplicables deben ser evaluadas. Tabla 3-9 Combinaciones de diseño de concreto, edificaciones de procesos y administrativas Combinación U = 1.4(D + F)

Código ACI 350 Ecu. 9-1 / NSR-10 Ecu. B.2.4-1

U = 1.2(D + F) + 1.6(L + H) + 0.5(Lr o G o Le)

ACI 350 Ecu. 9-2 / NSR-10 Ecu. B.2.4-2

U = 1.2D + 1.6(Lr o G o Le) + (L o 0.8W)

ACI 350 Ecu. 9-3 / NSR-10 Ecu. B.2.4-3

U = 1.2D + 1.6W + 1.0L + 0.5(Lr o G o Le)

ACI 350 Ecu. 9-4 / NSR-10 Ecu. B.2.4-4

U = 1.2D + 1.2F + 1.0E + 1.6H + 1.0L + 0.2G

ACI 350 Ecu. 9-5 / NSR-10 Ecu. B.2.4-5

U = 0.9D + 1.2F + 1.6W + 1.6H

ACI 350 Ecu. 9-6 / NSR-10 Ecu. B.2.4-6

U = 0.9D + 1.2F + 1.0E + 1.6H ACI 350 Ecu. 9-7 / NSR-10 Ecu. B.2.4-7 Dónde: D=Cargas Muertas, F=Cargas hidrostática de Fluidos, H=Cargas de Empuje de Suelo, L=Cargas Viva de uso, Lr=Carga viva de cubierta, Le=Carga viva de empozamiento de agua, W=Carga de viento, E=Carga de Sismo, G=Carga de granizo.

Se debe recordar que para las combinaciones con casos de carga sísmica, con el fin de contemplar efectos de ortoganilidad, se puede asumir la ocurrencia simultánea del 100% del sismo en una dirección y el 30% del sismo en la dirección perpendicular, de acuerdo al numeral A.3.6.3 del Reglamento NSR-10.



Sección 3



Estructuras

3.8.5.2 Factores de reducción de resistencia

Las combinaciones antes señaladas deben ir acompañadas por los correspondientes factores de reducción de resistencia φ, los cuales se obtienen la sección 9.3.2 del ACI 350 y se presentan a continuación: 

Secciones de concreto controladas por tensión

0,90



Secciones controladas por compresión con elementos de refuerzo en espiral

0,70



Secciones controladas por compresión con elementos de refuerzo en flejes

0,65



Cortante y torsión

0,75



Aplastamiento concreto

0,65

3.8.5.3 Requisitos de deriva

Los edificios de procesos y administrativos deben cumplir con los requisitos de deriva descritos en el capítulo A.6 del Reglamento NSR-10, avaluadas a partir delas cargas de servicio descritas en la sección 1.8.6. De igual forma el diseño de cada estructura se debe verificar los máximos desplazamientos horizontales admisibles por funcionabilidad y máximas deformaciones de tuberías y sistemas de conexión. En el caso de ser requerido este análisis, se debe hacer por medio de las combinaciones de cargas de servicio establecidas en la sección 1.8.6. 3.8.5.4 Juntas

El diseño para los edificios de procesos y administrativos se debe realizar con base en los siguientes criterios. El esquema general de juntas debe determinarse en el diseño preliminar, determinando tipo de junta, ubicación y detalles relacionados. Todas las juntas deberán atravesar toda la estructura en un solo plano cuando sea posible. 

Juntas de aislamiento: forman una discontinuidad entre las estructuras, lo que permite libertad de movimientos en cualquier dirección, evitando asentamientos, deflexiones y contracciones perjudiciales; no genera trasmisión de cargas entre las estructuras. Serán provistas entre losas de piso y elementos de resistencia como muros y columnas, y alrededor de pedestales y estructuras de soporte de equipos de procesos



Juntas de expansión: forman una discontinuidad en las estructuras, permitiendo el movimiento en el sentido perpendicular de la junta únicamente. Serán localizadas con una separación máxima de 30 metros, al menos que se apruebe longitudes mayores. En cuando sea posible se deben ubicar en puntos con cero trasferencia de cortante. Se debe proveer un relleno de junta con la rigidez adecuada para permitir los movimientos perpendiculares. No se permitirán llaves de cortante en juntas de expansión. Escalonamientos y desplazamientos no serán usados en las juntas de expansión.



Juntas de contracción: forman un plano débil para la formación de grietas para disipar los esfuerzos de contracción. Se debe cortar la cara visible del elemento a una profundidad de 1/6 del espesor del elemento.



Juntas de construcción: deberán ser diseñadas para garantizar la transferencia de cargas. Se debe proporcionar una superficie rugosa y libre de contaminantes para mejorar la adherencia 3-23



Sección 3



Estructuras

entre los concretos. Serán provistas de acuerdo a los requerimientos de construcción, con una separación máxima de 10 metros, al menos que se apruebe longitudes mayores. El refuerzo de la junta debe desarrollarse completamente a través de la junta. Escalonamientos y desplazamientos deben tratar de ser evitados en lo posible en juntas de construcción.

3.8.6 Combinaciones de carga de servicio Para el control de agrietamiento de estructuras ambientales, y el análisis de máximas deformaciones horizontales de las edificaciones, se debe realizar en el estado límite de servicio de las estructuras. En la Tabla 3-10 se encuentran las combinaciones de estado límite de servicio. Tabla 3-10 Combinaciones de carga de servicio para diseño de concreto Combinación U=D+F

Código NSR-10 Ecu. B.2.3-1

U=D+H+F+L

NSR-10 Ecu. B.2.3-2

U = D + H + F + (Lr o G o Le)

NSR-10 Ecu. B.2.3-3

U = D + H + F + 0.75(L + T) + 0.75(Lr o G o Le)

NSR-10 Ecu. B.2.3-4

U=D+H+F+W

NSR-10 Ecu. B.2.3-5

U = D + H + F + 0.7E

NSR-10 Ecu. B.2.3-6

U = D + H + F + 0.75W + 0.75L + 0.75(Lr o G o Le)

NSR-10 Ecu. B.2.3-7

U = D + H + F + 0.75(0.7E) + 0.75L + 0.75(Lr o G o Le)

NSR-10 Ecu. B.2.3-8

U = 0.6D + W + H

NSR-10 Ecu. B.2.3-9

U = 0.6D + 0.7E + H NSR-10 Ecu. B.2.3-10 Dónde: D=Cargas Muertas, F=Cargas hidrostática de Fluidos, H=Cargas de Empuje de Suelo, L=Cargas Viva de uso, Lr=Carga viva de cubierta, Le=Carga viva de empozamiento de agua, W=Carga de viento, E=Carga de Sismo, G=Carga de granizo.

3.8.7 Detalles de refuerzo 3.8.7.1 Refuerzo mínimo

En general, el refuerzo que se provee a los elementos de concreto reforzado corresponde al refuerzo de diseño producto de la aplicación de la metodología de diseño específica a cada tipo de estructura, y las cargas de diseño aplicadas y los esfuerzos ejercidos por estas sobre el elemento, sin embargo en el caso que estos esfuerzos ejercidos no generen efectos relevantes, se debe proveer un refuerzo mínimo de acero. El área mínima de refuerzo de los diferentes elementos de concreto, está en función de la distancia entre juntas de dilatación, encargadas de la disipación de esfuerzos de temperatura y contracción, en la dirección en la que se encuentra ubicado el refuerzo. El área mínima de refuerzo que se debe suministrar a los elementos de concreto se determina de forma acorde a las recomendaciones del ACI 350. Se debe proveer refuerzo en las principales caras de los elementos, usando varillas con diámetro mino #5 para varillas longitudinales y varillas #3 y #4 para flejes y estribos. 3.8.7.2 Espaciamiento

El espaciamiento de las varillas de refuerzo, depende de los requisitos presentes en los códigos que gobiernan el diseño para el correcto desarrollo de resistencia y ductilidad frente a cargas sísmicas de elementos de concreto, presentes en la sección capítulo 21 del ACI 350 y el capítulo C.21 del título C



Sección 3



Estructuras

del Reglamento NSR-10. De igual forma el ingeniero encargado del diseño, debe contemplar parámetros que facilitan la construcción de las estructuras. De forma general el espaciamiento máximo del refuerzo en losas y muros es de 30 cm, en caso que el diseño determine un espaciamiento menor, este valor debe ser llevado a un valor cerrado inferior múltiplo de 2 o 5 ejemplo: 5 cm, 10 cm, 12 cm, 15 cm, 20 cm, 25 cm, 30 cm. En lo posible en muros y losas conservar la misma separación entre los refuerzos en ambas direcciones. 3.8.7.3 Traslapos

El traslapo del acero de refuerzo, será acorde con los parámetros establecido por el ACI 350 en la capítulo 7 y en el Capítulo C.7 del Reglamento NSR-10. Se debe verificar que en conexiones y nudos el acero tenga la longitud suficiente para alcanzar el desarrollo de su resistencia, cumpliendo con los valores de longitud de desarrollo para tensión y compresión según sea el caso. 3.8.7.4 Doblado del refuerzo

En general, para todos los elementos de concreto, especificar varillas de refuerzo rectas, con la menor cantidad de doblados, para facilitar el proceso de construcción. En caso de ganchos estándar y estribos, verificar las consideraciones establecidas en el capítulo 7 del ACI 350 y el Capítulo C.7 del Reglamento NSR-10. 3.8.7.5 Recubrimiento

El recubrimiento del acero de refuerzo se defina a partir de requisitos de recubrimiento para concreto vaciado en sitio descritos en la sección 7.7.1 del ACI 350 y la Tabla C.23-C.7.7.1 del Reglamento NSR10, que se muestran a continuación: 

Concreto vaciado contra el suelo y en permanente contacto con el:

75 mm



Losas y muros expuestos al suelo, líquidos e intemperie:

50 mm



Losas y muros NO expuestos al suelo, líquidos e intemperie:

40 mm

3.8.8 Anclajes al concreto El diseño de los anclajes al concreto se realiza acorde con el apéndice C del ACI 350 y el apéndice C-D del Reglamento NSR-10, donde se permite el uso de anclajes preinstalados y anclajes postinstalados. Los anclajes preinstalados proveen una mayor resistencia y permiten obtener conexiones dúctiles, por lo cual su uso es para conexiones importantes y de gran resistencia, estos anclajes serán usados siempre que sean prácticos. Se deben evitar los anclajes preinstalados superficiales, ya que presentan dificultad para adquirir suficiente longitud embebida de resistencia. Anclajes postinstalados serán usado cuando se requiera una mayor flexibilidad en la localización de la conexión, pernos de expansión podrán ser usados únicamente en aplicaciones que no representen puntos críticos de diseño y que no se vean sujetos a fuerzas de tensión o cargas vibratorias. El diseño de las conexiones de equipos de procesos, estará a cargo del fabricante y/o proveedor de los equipos. El área de estructuras deberá coordinar con cada área de procesos y mecánica, para obtener el detalle de estas conexiones de acuerdo a los equipos especificados en cada área, y poder identificar los detalles necesarios en las estructuras para garantizar la correcta conexión de los equipos.



Sección 3



Estructuras

3.8.9 Morteros de relleno El mortero de relleno será usado en las estructuras ambientales para poder obtener contornos geométricos que permitir el flujo y drenaje adecuado, salvo que sea más práctico o económico dar el contorno geométrico a partir de los elementos de concreto reforzado. Este mortero de relleno no se considera como un elemento estructural de resistencia frente a cargas o elemento de soporte. Debe considerarse dentro de las cargas muertas de la estructura.

3.8.10 Impermeabilización y protección del concreto Se debe proveer impermeabilización y protección al concreto en zonas donde este en contacto con líquidos corrosivos, líquidos de procesos y aguas subterráneas. Aplicar en las c aras secas y de contacto con líquidos, según sea apropiado, de acuerdo al tipo de exposición a la cual enfrenta en elemento de concreto.



Sección 4 Procesos mecánicos Bajo esta Sección se compilan las bases de diseño mecánico que consisten en los criterios generales de referencia obligada para el diseño de los procesos, selección de tecnologías y materiales de los equipos, distribución de áreas, espacios disponibles, trazado de tuberías, selección de accesorios y condiciones de operación y mantenimiento.

4.1 Consideraciones iniciales 

Las tecnologías, procesos, tratamientos, y materiales especificados para los equipos, tuberías, válvulas y demás accesorios de proceso, serán seleccionados de acuerdo a su funcionalidad, facilidad de operación y mantenimiento y costo.



Para permitir transparencia en los procesos de cotización y procura, se diseñará, en cuanto sea posible, bajo el criterio de que las tecnologías, equipos y sus configuraciones escogidas para los diferentes procesos de la planta puedan ser objeto de oferta por parte de varias firmas de fabricación reconocidas a nivel mundial y con experiencia en el diseño y fabricación de sus soluciones.



En caso de que haya conflicto entre lo especificado en el presente documento y alguno de los códigos o normas citados como referencia, primará aquel criterio más exigente y que dé lugar a un diseño más robusto y confiable.

4.2 Normas y códigos de referencia A continuación se listaron los documentos, como leyes, normas y códigos, que sirven de referencia obligada en el proceso de diseño de la planta Canoas, específicamente respecto a los equipos mecánicos, tuberías y accesorios asociados.

4.2.1 Documentos nacionales 

NTC 5983 Eficiencia energética de motores eléctricos de corriente alterna, monofásicos, de inducción, tipo jaula de ardilla, enfriados con aire, en potencia, nominal de 0,180 kw a 1,500 kw.



NTC 1022 Tubos de concreto sin refuerzo para alcantarillado



NTC 1748 tubos y accesorios de poli(cloruro de vinilo) (PVC) rigido para alcantarillado (tubos tipo PSM, tubos de diametros grandes y accesorios).



NTC 401 Tubos de concreto reforzado para alcantarillado



NTC 5672 Secciones rectangulares prefabricadas de concreto reforzado "box culvert" para alcantarillados de aguas lluvias y aguas servidas



NTC 5942 Especificación para tubería y accesorios de polipropileno corrugado (PP) de 750 mm a 1500 mm (30 pulgadas a 60 pulgadas) triple pared para aplicaciones de alcantarillado sanitario no presurizado



Sección 4 Procesos mecánicos 



NTC 3976 Productos químicos para uso industrial. Cloruro férrico líquido.



NTC 4952 Tubos de hierro dúctil para líneas de tubería con o sin presión. Revestimiento interior con mortero de cemento centrifugado. Requisitos generales.



NTC 5087 Tubos de hierro dúctil, fundidos por centrifugado, para conducción de agua.



NTC 3359 Tuberías metálicas. Bridas y accesorios con brida para tubos de hierro fundido



Resolución 541 de 1994 del Ministerio del Medio Ambiente por medio de la cual se regula el cargue, descargue, transporte, almacenamiento y disposición final de escombros, materiales, elementos, concretos y agregados sueltos, de construcción, de demolición y carga orgánica, suelo y subsuelo de excavación.



Reglamento Técnico del Sector Agua Potable y Saneamiento Básico (RAS) 1998. Ministerio de Desarrollo Económico. Bogotá, Colombia.

4.2.2 Normatividad de la EAB 

NT-003 Terminología de alcantarillado



NP-027 Tuberías para alcantarillado



NP-029 Bombas centrífugas



NP-057 Actuadores para válvulas



NS-090 Protección de tuberías en redes de acueducto y alcantarillado



NP-102 Box culvert prefabricado en concreto reforzado.



NS-123 Criterios para selección de materiales de tuberías para redes de acueducto y alcantarillado

4.2.3 Normatividad internacional 

AISC-LRFD Manual of steel construction - Load and resistance factor design



Aluminum Design Manual - The Aluminum Association



ANSI/ASME A13.1 Scheme for the Identification of Piping Systems



ASME B31.3: Process Piping.



ASME B2.1: Tapered Pipe Threads



ASME B16.5: Pipe Flanges and Flanged Fittings NPS ½ through NPS 24



ASME B16.11: Forged Steel Fitting, Socket Welding and Threaded



ASME B16.20: Metallic Gaskets for Pipe Flanges



ASME B16.21: Nonmetallic Flat Gaskets for Pipe Flanges






ASME B16.25: Butt-welding Ends



ASME B16.34: Steel Valves, Flanged and Butt welding Ends.



ASME B36.10: Welded and Seamless Wrought Steel Pipe.



ASTM A53: Welded and Seamless Steel Pipe.



ASTM A105: Standard Specification for Forgings, Carbon Steel, For Piping Component.



ASTM A106: Seamless Carbon Steel Pipe for High Temperature Services.



ASTM A123: Specification Zinc (Hot-Dip Galvanized) Coatings on Iron and Steel Products



ASTM A193: Alloy Steel and Stainless Steel Bolting Materials for High Temperature Service.



ASTM A194: Carbon and Alloy Steel Nuts for High Pressure or High Temperature Service or Both.



ASTM A234: Standard Specification for Piping Fittings of Wrought Carbon Steel and Alloy Steel for Moderate and High Temperature Service.



ASTM A312: Standard Specification for Seamless, Welded, and Heavily Cold Worked Austenitic Stainless Steel Pipes



ASTM A403: Standard Specification for Wrought Austenitic Stainless Steel Piping Fittings



ASTM A694: Standard Specification for Carbon Steel and Alloy Steel Forgings for Pipe Flanges, Fittings, Valves and Parts for High Temperature Service.



ASTM B209: Specification for Aluminum and Aluminum-Alloy Sheet and Plate



AWS D1.1 Structural Welding Code - Steel



AWS D1.2 Structural Welding Code - Aluminum



AWS D1.4 Structural Welding Code - Reinforcing Steel



AWS B2.1 Specification for welding procedure and performance qualification



AWS D14.1 / AWS D14.1M American welding Society Specification for welding of industrial and mill cranes and other material handling equipment



SSPC-SP6: Commercial Blast Cleaning



SSPC-SP5: White Metal Blast Cleaning

4.3 Aspectos generales 

Los equipos mecánicos serán especificados de manera que cumplan las normas nacionales e internacionales y las especificaciones de la EAB que correspondan. La integridad estructural y mecánica de los sistemas, ensambles o componentes involucrados se encontrará garantizada en




la medida en que se cumpla tal correspondencia entre el suministro y los requerimientos especificados por la ingeniería. 

El dimensionamiento de los ductos, cajas de distribución, canales, tuberías, bombas y demás equipos de proceso será llevado a cabo teniendo en cuenta las cargas de diseño promedio, mínima, máxima del efluente y todas aquellas consideraciones adicionales particulares que en cada caso correspondan.



El diseño de las estructuras y rutas de tubería tendrá en cuenta los espacios verticales y horizontales requeridos para retirar los equipos o sus piezas de mayor tamaño para efectos de mantenimiento o reemplazo.



Se diseñarán las escaleras, escotillas y accesos al interior de los equipos o recipientes mayores, para verificar los equipos o para extraer piezas que necesiten mantenimiento o reemplazo.



Los espacios que se hayan dispuesto para el retiro, reemplazo y mantenimiento de los equipos serán mostrados claramente en los planos.



El diseño preverá, al menos, un metro de distancia entre cualquiera de las extremidades salientes de las piezas de equipos, o entre una pared y el equipo.



Las especificaciones técnicas de los equipos mecánicos describirán los requerimientos en cuanto a la información necesaria para el mantenimiento de los equipos. En estos documentos explícitamente se solicitará a los proveedores de los equipos la entrega de la documentación que describa las rutinas de mantenimiento recomendadas, incluyendo la frecuencia de intervención, descripción paso a paso de los trabajos, las herramientas necesarias para llevar a cabo el mantenimiento y la especificación de la mano de obra calificada necesaria.



La ingeniería determinará el uso de facilidades o servicios de izaje y movimiento de materiales, y establecerá la necesidad de instalar equipos nuevos que eviten el levantamiento de cargas excesivas o el trabajo en espacios reducidos o confinados.



Los manuales de operación y mantenimiento que entregarán los proveedores, de acuerdo a las especificaciones técnicas para la compra de los equipos, deben incluir una lista de repuestos y consumibles donde se encuentren todos los componentes de recambio y las cantidades sugeridas para los dos primeros años de operación, así como las piezas que, según la experiencia del proveedor, merezcan almacenarse en stock en la planta.



Los materiales y equipos nuevos que harán parte de esta ingeniería de detalle tendrán una vida útil de 20 años como mínimo.



Los actuadores de las válvulas y compuertas que sean motorizadas o automáticas serán eléctricos.



Todas las compuertas deslizantes y esclusas llevarán actuador motorizado.



Todos los equipos estarán soportados en cimentaciones o «poyos».




4.4 Esquema de codificación de equipos Cada uno de los equipos llevará un código o etiqueta mediante la cual se identificará de manera única a través de los diferentes documentos del proyecto. Este código estará compuesto de unos caracteres alfabéticos que indicarán el tipo de equipo, dos dígitos que harán referencia al número del área que corresponde el equipo, dos dígitos que identifican el sub-área o grupo de equipos al que el equipo en consideración pertenece y, finalmente, una letra opcional que se utilizará cuando varios equipos presten el mismo servicio en la misma zona. La Figura 4-1 ilustra este esquema, cuyos detalles aparecen en los Apéndices 1 y 2. Figura 4-1 Esquema de codificación de eq uipos

TIPO DE EQUIPO Tres letras   

Banda transportadora para sólidos de cribado medio (MSB) Bomba para arenas (GRP) Soplador de aire para desarenador (GRB)… CÓDIGO DE ÁREA Dos dígitos

IDENTIFICADOR INDIVIDUAL Una letra, opcional

CÓDIGO DE SUB-ÁREA Dos dígitos

02 Cribado y desarenación 03 Mezcla rápida…

4.5 Esquema de codificación de tuberías De manera similar a los equipos, las tuberías llevarán un código o etiqueta mediante la cual se identificarán su diámetro, fluido o servicio, el material de fabricación y el tipo de conexión. La Figura 4-2 ilustra este esquema, cuyos detalles aparecen en los Apéndices 3 y 4.




Figura 4-2 Esquema de codificación de tuberías TIPO DE UNIÓN Una letra, opcional 

NÚMERO DE LÍNEAS IDÉNTICAS Numérico, opcional

 

DIÁMETRO NOMINAL Medida en pulgadas SERVICIO O FLUIDO Código alfabético     

Agua cruda (RS) Agua cruda desarenada (DRS) Aire de aireación (AA) Efluente del espesador (TEF) Natas (SC) …

Bridada (F) Ranurada (G) Roscada (T) …

MATERIAL DE LA TUBERÍA Código alfabético     

Acero al carbono (CS) Acero inoxidable (SS) Cloruro de polivinilo (PVC) Hierro fundido (CI) Polipropileno (PP) …

4.6 Materiales 

Las normas y estándares para especificaciones de materiales indicadas anteriormente serán exigidas con carácter obligatorio. Cuando el origen de los equipos o su diseño utilicen una especificación de material distinta, se deberá exigir al fabricante o proveedor demostrar su equivalencia con las mismas, de manera que el cliente reciba un material del mismo desempeño o mejor que el que se está reemplazando.



En la selección de materiales se considerarán y/o evaluarán, entre otros, los siguientes factores: -

Corrosión o erosión en las tuberías o recipientes, dadas las características de los productos a manejar.

-

Compatibilidad con las condiciones ambientales y de instalación como temperaturas máxima y mínima, intemperie, tubería enterrada, etc., según corresponda.

-

Compatibilidad con las condiciones de proceso como temperatura, presión, flujo, contenido de sólidos, etc.

-

Normas de la industria correspondiente

-

Consideraciones económicas y facilidad de adquisición de repuestos.

4.7 Criterios de diseño de tuberías Esta sección presenta las bases y criterios de diseño del área de tuberías aplicables a líneas de procesos y del sistema contra Incendio, en todo lo referente a tuberías, accesorios, válvulas, soportes, análisis de esfuerzos de tuberías y materiales; con el objeto de que puedan cumplir con los requerimientos del proyecto.






Las tuberías serán diseñadas de manera ordenada y uniforme, tendidas tan directas como sea posible para proporcionar seguridad y comodidad durante la operación y el mantenimiento, previendo vías de acceso libres para desmontaje de equipos, acceso a válvulas, venteos y drenajes.



Los arreglos y disposiciones generales de tuberías, así como la selección de sus rutas, se realizará siguiendo las buenas prácticas de ingeniería y teniendo en cuenta las previsiones necesarias desde el punto de vista de la constructibilidad de los diseños.



Los diámetros de las tuberías se especificarán de acuerdo al dimensionamiento hidráulico correspondiente y teniendo en cuenta la disponibilidad de diámetros en el mercado colombiano. A no ser que la conexión a alguno de los equipos específicamente lo requiera, se evitará el diseño de líneas de 1¼, 2½, 3½, 5, 7 pulgadas y todos los que no sean comerciales en Colombia.



Para la selección del diámetro de líneas se considerarán los siguientes criterios, entre otros recomendados o requeridos por las normas o códigos citados: -

Los intervalos de velocidades para el diseño de sistemas de bombeo para aguas son de 0,75 a 1,20 m/s en la succión y 1,50 a 2,50 m/s en la impulsión; para lodos, 0,80 a 1,00 m/s en la succión y de 1,00 a 1,50 m/s en la impulsión;

-

La caída de presión, para reducir la potencia y costo de los equipos de bombeo;

-

Compatibilidad con las conexiones a equipos;

-

El costo de la tubería, válvulas medidores, soportes, instalación, excavaciones y demás accesorios y actividades asociadas.



Las rutas de tuberías deben diseñarse de manera que no se bloqueen los accesos a los equipos ni se generen condiciones inseguras u obstáculos para evacuar el edificio.



Todos los sistemas de tubería serán diseñados de tal forma que las cargas (fuerzas y momentos) aplicadas a las boquillas de conexión de los equipos mecánicos, no excedan las reacciones permisibles para estos equipos como lo especifican sus fabricantes o códigos aplicables.



Para permitir acceso disponible para la remoción o mantenimiento de una tubería, una distancia mínima de espaciamiento lateral de 5 cm deberá mantenerse entre líneas paralelas o entre bridas y tubería. Los movimientos térmicos serán tenidos en consideración para determinar espaciamientos laterales.



El mínimo espaciamiento horizontal entre tubería y equipos mecánicos será de 80 cm.



Aquellas tuberías que no estén soportadas directamente sobre la pared, y vayan paralelos a ésta, deben estar alejados al menos 60 cm para facilitar su desmantelamiento.



Se especificará la instalación de una válvula de drenaje manual en el punto más bajo de cada ruta de tubería en los sistemas de aire y gas. Adicionalmente se dispondrá de trampas de goteo para estos sistemas.






Aunque los soportes de la tubería, en general, no se mostrarán en los planos layout, se verificará que hay espacio adecuado para instalarlos.



Donde sea posible, según el fluido, presión y caudal, se especificarán conexiones flexibles para facilitar la desconexión y desmantelamiento de las tuberías o los equipos.



En caso de requerirse reducción de tubería en el lado de succión de bombas, estos accesorios serán excéntricos y se ubicarán de modo que la línea superior de las tuberías conectadas coincida.



Se deberá considerar espacio amplio y suficiente para alojar, operar y hacer mantenimiento a los actuadores de las válvulas o compuertas.



Si así se acuerda con el cliente, se dejará espacio suficiente para equipos y tuberías futuras.



Las tuberías de succión a través de las cuales llegan lodos a las bombas tendrán un diámetro no menor al diámetro nominal de la brida de succión de la bomba correspondiente.



Las tuberías llevarán salidas para drenaje en los puntos más bajos de la tubería y ventosas en los puntos más altos.

4.8 Dimensionamiento de equipos de bombeo 

Las bombas serán seleccionadas según las características del fluido, condiciones del proceso y las condiciones ambientales y clasificación de área en que trabajará el equipo.



Se proveerán las protecciones necesarias –válvulas de alivio, sensores de presión enclavados con el control de la bomba, u otros– para que las bombas de desplazamiento positivo no provoquen ruptura o fugas por sobre-presurización.



La cabeza neta de succión positiva disponible en el sistema, NPSHd, será uno de los parámetros más importantes para la selección de las bombas, especialmente para bombas centrífugas no auto-cebantes. Se seleccionarán equipos cuyo NPSH requerido sea, por lo menos, 3 pies o 1,0 metro menor al disponible en el sistema.



En bombas centrífugas, los motores correspondientes serán de una potencia mayor o igual a la máxima requerida por la bomba, de manera que ésta pueda operarse en cualquier punto de su curva flujo-cabeza.



En bombas de desplazamiento positivo, los motores correspondientes serán de una potencia que, al menos, exceda en 10% la potencia requerida para bombear el flujo a la máxima presión esperada en el sistema. No obstante, se instalarán los accesorios y dispositivos mecánicos o eléctricos señalados en P&ID que eviten la falla de las tuberías por sobre-presurización.

4.9 Protección de superficies y pintura En general y a menos que se especifique lo contrario para algún equipo en particular, los equipos mecánicos del proyecto serán aceptados con la protección de superficie estándar de cada fabricante o suministrador, previa consulta al Cliente, teniendo en cuenta las condiciones ambientales y de corrosión que caracterizarán la planta de tratamiento.




El esquema de colores para las tuberías, mostrado en la Tabla 4-1, está de acuerdo a la norma ANSI/ASME A13.1. Dada la variedad de servicios y procesos, será necesario recurrir a las diferentes categorías indicadas en la norma, de acuerdo a esta guía: Tabla 4-1 Esquema de colores para identificación de tuberías en la planta Canoas Color fondo / color texto

Aplicación según ANSI/ASME A13.1

Verde / blanco

Agua potable, agua de enfriamiento, agua de entrada a calderas

Azul / blanco

Aire comprimido

Rojo / blanco Naranja / negro Marrón / blanco

Agua para extinción de fuego Productos tóxicos o corrosivos Fluidos combustibles

Púrpura / blanco

Definido por el usuario

Servicios en la planta Canoas Agua potable, agua para primera dilución de polímero, agua de alimentación a calderas, agua de los circuitos de enfriamiento en intercambiadores de calor. Aire comprimido para centrífugas, filtros prensa de banda, mantenimiento de equipos, entre otros. Agua del sistema contra incendio Cloruro férrico Biogás y otros combustibles Aguas crudas y efluentes cuyos contenidos de patógenos o sustancias tóxicas son de riesgo moderado.



Sección 5 Eléctrica Esta sección comprende la guía general de diseño del sistema eléctrico de la PTAR Canoas. El propósito de esta guía es presentar las herramientas generales que sirvan para alinear el diseño con el fin de dar uniformidad, evitar errores y rediseños y brindar consistencia con base en los estándares de diseño.

5.1 Códigos y normas Los trabajos eléctricos asociados a la PTAR Canoas comprenden el diseño eléctrico de la alimentación externa, la subestación principal, el sistema de distribución interno, las subestaciones unitarias, la auto-generación de energía, el sistema de puesta a tierra, el apantallamiento y la iluminación de las instalaciones. El diseño se realizará conforme a las siguientes normas: 

NFPA 820 (2012) “STANDARD FOR FIRE PROTECTION IN WASTEWATER TREATMENT AND COLLECTION FACILITIES”. Define áreas clasificadas.



IEC 60038 (2002) “IEC STANDARD VOLTAGES”. Define las tensiones asignadas y máximas de los equipos de subestación.



IEC 60044 (2003) “INSTRUMENT TRANSFORMERS PART 1”. Define los transformadores de instrumentación, tensiones máximas, precisión.



IEC 60071 (1993) “INSULATION COORDINATION PART 2 APPLICATION GUIDE”. Regula la metodología para realizar la coordinación de aislamiento de la subestación.



IEC 60076-1 (1993) “POWER TRANSFORMERS PART 1 – DEFINITIONS, PRINCIPLES AND RULES”. Define el desempeño de los transformadores de potencia.



IEC 60694 (2002) “COMMON SPECIFICATIONS FOR HIGH VOLTAGE SWICHGEAR”. Define el desempeño de los equipos de alta tensión.



IEC 60685-1-2 (1994) “SHORT-CIRCUIT CURRENTS CALCULATION OF EFFECTS”. Cálculo de corrientes de cortocircuito de subestación.



IEC 60721-3 (2002) “CLASSIFICATION OF ENVIRONMENTAL CONDITIONS, PARAMETERS AND THEIR SEVERITIES”. Factor de corrección de aislamiento por altura y por nivel de polución, debido a que el equipo normalizado es para uso hasta 1000 msnm.



IEEE Std 80 (2000) “GUIDE FOR SAFETY IN AC SUBSTATION GROUNDING”. Diseño de malla a tierra, reducción de tensión de contacto y de paso.



IEEE Std 979 (1994) “GUIDE FOR SUBSTATION FIRE PROTECTION”: Sistemas contra incendio.



IEEE Std 998 (1996) “GUIDE FOR DIRECT LIGHTNING STROKE SHIELDING OF SUBSTATIONS” Apantallamiento de instalaciones, instalación de pararrayos.



Sección 5 Eléctrica 



IEEE Std 141 (1993) “RECOMMENDED PRACTICE FOR ELECTRIC POWER DISTRIBUTION FOR INDUSTRIAL PLANTS” (IEEE Red Book). Sistema de distribución interno.



NFPA 37 “STANDARD INSTALLATION AND USE OF STATIONARY COMBUSTION ENGINES AND GAS TURBINES”. Área clasificada en cogeneración.



NTC 2050 “CÓDIGO ELÉCTRICO COLOMBIANO”. Instalaciones eléctricas.



NFPA 70 “NATIONAL ELECTRICAL CODE (NEC)”. Instalaciones eléctricas.



Reglamento Técnico de Instalaciones Eléctricas RETIE.



Reglamento Técnico de Iluminación y Alumbrado Público RETILAP. Normas EAB:



EAB NS-086 “INSTALACIONES INTERIORES DE BAJA TENSIÓN”



EAB NS-091 “CRITERIOS DE DISEÑO DE SISTEMAS DE PUESTA A TIERRA”



EAB NS-092 “INSTALACIONES EXTERIORES DE BAJA TENSIÓN”



EAB NS-093 “CENTROS DE CONTROL DE MOTORES”



EAB NS-094 “CENTROS DE DISTRIBUCIÓN DE POTENCIA”



EAB NS-095 “DISEÑOS DE SISTEMAS INTERNOS Y AHORRADORES DE ENERGÍA”



EAB NP-025 “GRADOS DE PROTECCIÓN PARA ENCERRAMIENTO DE EQUIPOS ELÉCTRICOS”



EAB EO-705 “ILUMINACIÓN GENERAL DE USO EXTERIOR Y REDES ELÉCTRICAS ASOCIADAS”



EAB EO-706 “ESTUDIOS Y DISEÑOS DE PROYECTOS DE ILUMINACIÓN GENERAL DE USO EXTERIOR Y REDES ELÉCTRICAS ASOCIADAS”



Normas CODENSA. Una vez se determine el nivel de tensión de alimentación de la PTAR, se revisarán las normas del operador de red para solicitar la conexión a su sistema.

5.2 Clasificación de área La disciplina eléctrica incluye la definición de las áreas clasificadas de la PTAR y sus respectivos planos. Estos planos no solo muestran las áreas peligrosas (explosivas), sino también otras condiciones ambientales como zonas corrosivas, mojadas y húmedas, lo cual permite la correcta especificación de equipos, materiales y cerramientos requeridos. Para evitar cualquier tipo de contradicción, éstos serán los únicos planos eléctricos que identifican la clasificación de área de todas las instalaciones del proyecto. Para su determinación al nivel preliminar del 30%, se realiza un trabajo conjunto con las áreas de procesos y mecánica. La norma a utilizar es la NFPA 820 “Standard for Fire Protection in Wastewater Treatment and Collection Facilities”. Los equipos y dispositivos que tienen contactos ubicados en zonas peligrosas se instalarán intrínsecamente seguros o a prueba de explosión; si la División es 2, dichos contactos serán sellados herméticamente. 5-2 PTAR_Canoas_P8_Guías de Diseño_v00



5.3 Análisis de carga Se preparará una valoración preliminar de las cargas de la PTAR para la planeación del sistema de distribución de la planta, teniendo en cuenta factores de demanda definidos en conjunto con el área de Procesos. Dependiendo de los centros de carga, se dejará un margen de reserva para uso futuro. Las cargas principales se localizan con el fin de definir la ubicación y tamaño de subestaciones y centros de carga. Dado que en esta etapa del proyecto no se tienen todos los datos de consumo precisos, los valores de iluminación se basan en promedios por área y los de los motores con la asistencia del área de Procesos. El análisis de carga se actualiza a medida que avanza el diseño.

5.4 Configuración del sistema eléctrico de la planta Para la planificación y la selección de la configuración del sistema de distribución de energía de la planta, se siguen las directrices y los procedimientos de la IEEE 141 o Libro Rojo "Recommended Practice for Electric Power Distribution for Industrial Plants" y los requisitos de la EPA-430-99-74001 para instalaciones de aguas residuales. La empresa de energía eléctrica que prestará el servicio de energía a la PTAR es CODENSA. En esta etapa del proyecto aún no es posible obtener un valor exacto de la capacidad instalada ni demandada de la planta, aunque a partir del análisis preliminar de cargas se obtiene un valor aproximado. El análisis de carga para este Producto parte del listado de equipos electromecánicos que se ha presentado desde el Producto 3, el cual se ha venido depurando a medida que el proyecto ha avanzado. Asimismo, cada vez que se obtenga información de consumo definitivo de los equipos, esta lista se irá actualizando. En este orden de ideas, las instalaciones tendrán una demanda eléctrica inicial preliminar de aproximadamente 4,7 MVA. Teniendo en cuenta que para la Fase II, la PTAR estaría consumiendo 22 MVA adicionales y para la Fase III, otros 12 MVA, y que la infraestructura se deberá diseñar teniendo en cuenta dichas expansiones, la línea de alimentación será de 115 kV. En consideración a la continuidad del proceso de tratamiento de las aguas residuales, a la actitud crítica que la comunidad podría tener respecto a la interrupción del mismo y a los altos requerimientos de confiabilidad, se estudiará la posibilidad de que la línea de alimentación de 115 kV sea de doble circuito, cada uno con capacidad total de la planta para todas sus fases, y partirá desde la subestación de la Estación Elevadora de Aguas Residuales Canoas EEARC, ubicada justo al lado de la PTAR. Los planos de layout de la PTAR consideran que la subestación de la EEARC estará ubicada muy cerca de la cámara de recibo de la PTAR, por lo tanto, dicha línea de alimentación tendrá una longitud aproximada de 1 km. Adicional a la alimentación externa, la PTAR dispondrá de generación propia a partir del biogás generado en el proceso de tratamiento de lodos. Dado que la EEARC no hace parte del alcance de este proyecto y que no se tiene información sobre la misma, se considerarán los siguientes supuestos para el diseño de la línea que alimenta la PTAR: 1. Se tendrá en cuenta una disposición típica de una subestación de 115 kV con una potencia de 20 MVA para obtener la longitud de la línea y calcular sus parámetros. 2. La energía autogenerada que no se utilice en la PTAR podrá ser vendida a CODENSA. Para esto, se considera un arreglo de barras en la subestación de la EEARC para que dicha energía pase directamente al sistema de CODENSA y no a través del barraje propio de la EEARC, el cual se entiende que será manejado por EMGESA. 5-3 PTAR_Canoas_P8_Guías de Diseño_v00



5.4.1 Subestación eléctrica principal La disposición de equipos de la subestación se realizará de acuerdo a las recomendaciones del Libro Rojo de la IEEE. Dado el carácter agresivo del sitio en cuanto a gases y contaminación con polvo, la subestación principal será aislada en gas SF6 (GIS – Gas Insulated Substation) tipo interior con arreglo trifásico. Las principales ventajas de las subestaciones GIS son: 

Tamaño reducido. La superficie necesaria para una subestación GIS es del 10% al 15% de la superficie requerida para una subestación convencional



Soluciones adaptadas al cliente debido a diseño modular



Son a prueba de contaminación ambiental



Requieren menor mantenimiento (libre de mantenimiento mínimo 20 años)



Brindan una mayor seguridad para los operadores



Mayor confiabilidad por su compactación e inmunidad al medio ambiente



Mayor vida útil



Menor impacto visual



No produce radio-interferencia



Posibilidad de ensamblar las partes más importantes de la subestación antes de la salida de fábrica. Esto permite mantener una alta calidad y reducir considerablemente el tiempo de montaje en el lugar de instalación



Es muy fácil ampliar una GIS existente cuando se ha previsto desde el principio y se usa equipo del mismo fabricante durante las diferentes fases (dado que no existen normas de dimensiones y disposición de las diferentes piezas, es más difícil interconectar GIS de diferentes fabricantes)



Menor volumen de obras civiles



Tiempos de entrega reducidos

Debido a su condición blindada, las GIS son insensibles a los efectos de las factores ambientales y a la contaminación; esta última muy evidente en el terreno donde estará ubicada la PTAR. La instalación será interior, dado que presenta la ventaja de que es más fácil conseguir el grado de limpieza necesario durante el montaje y los trabajos de mantenimiento. La subestación tendrá una configuración de barraje sencillo, con dos bahías de transformador. Esto con el fin de ofrecer protección contra fallas de modo común, lo cual aumenta la confiabilidad del sistema. Para mejorar la regulación de tensión en 13,2 kV, los transformadores de potencia 115/13,2 kV serán con sistema de regulación bajo carga.




5.4.2 Sistema de distribución interno Los criterios de diseño del sistema de distribución interno tienen en cuenta aspectos como la confiabilidad, el mantenimiento y la seguridad. La confiabilidad del sistema de distribución es de extrema importancia para el proyecto. Una distribución eléctrica confiable se obtiene mediante el diseño de dos fuentes de potencia independientes y protección contra fallas de modo común mediante servicios eléctricos redundantes. Una distribución con facilidad para el mantenimiento implica que partes del sistema se puedan sacar de servicio para llevar a cabo labores de mantenimiento de rutina como medir resistencia de asilamiento de cables y barrajes, inspecciones y pruebas de interruptores, etc. La seguridad se relaciona directamente con el mantenimiento. Si el personal de mantenimiento puede mantener los equipos y realizar labores de mantenimiento preventivo, la posibilidad de fallas, conexiones temporales y daño de equipos se reduce sustancialmente. Lo anterior se puede lograr mediante dos arquitecturas: 

Distribución radial de doble alimentación



Anillo (abierto).

Dada la gran extensión del terreno, la configuración a usar será en anillo (la capacidad máxima de cada anillo no superará los 10 MVA). Esto limita la cantidad de cable a instalar y su infraestructura asociada. En las subestaciones unitarias se utilizarán tableros de distribución de doble alimentación (dual-ended). Dado que las distancias a recorrer por el sistema de distribución interno a media tensión son grandes, el nivel de tensión de distribución será 13,2 kV. Se utilizarán cables subterráneos XLPE instalados en bancos de ductos de PVC Schedule 80, hasta las subestaciones unitarias. En pasos especiales, como por ejemplo en cruces de vías, estos bancos de ductos estarán recubiertos de concreto.

5.4.3 Centro de carga y subestaciones secundarias La disposición de las subestaciones unitarias se realiza según la guía del Libro rojo de la IEEE. Debido a los requerimientos de confiabilidad y a las grandes distancias involucradas en el sistema de distribución, se construirán subestaciones unitarias que transformen la tensión de 13,2 kV a baja tensión, según la aplicación (480 V, 220 V, 120 V). Para su determinación, se tendrán en cuenta los siguientes criterios: 

Subestaciones independientes por proceso o fase de proceso.



Las subestaciones se deberán ubicar lo más cerca posible a los centros de carga de los procesos.



Facilidad de acceso.



Las subestaciones no deben estar en o muy cerca de áreas clasificadas y/o de edificios de control de olores.

Se considera mínimo una subestación por etapa de tratamiento; sin embargo, cuando las distancias de cableado de baja tensión sobrepasen los 120 m, se incluirá una subestación adicional. Dado que los transformadores MT/BT pueden generar un tiempo de inactividad prolongado debido a fallas, se tendrá en cuenta una redundancia parcial (que permita un funcionamiento “rebajado”) o total (que permita el funcionamiento normal) en estas subestaciones. Esto se logra mediante tableros 5-5 PTAR_Canoas_P8_Guías de Diseño_v00



de distribución de media y baja tensión divididos en dos mitades enlazadas con tie breaker , y un suministro dual, es decir, alimentados por dos (o más) transformadores MT/BT de igual potencia (preferiblemente). Los transformadores tendrán la capacidad total de ambas “mitades” del barraje. La distribución en baja tensión se realizará con cables XHHW en bancos de ductos de PVC Schedule 40. En el caso de los edificios, los ductos visibles serán de acero rígido galvanizado recubierto en PVC, acero rígido galvanizado y EMT en áreas corrosivas (químicas), no corrosivas y administrativas, respectivamente.

5.4.4 Generación de energía El biogás generado en el proceso de digestión de los lodos se utilizará para la generación de energía eléctrica. La energía autogenerada alcanza para cubrir la demanda total de la planta en esta primera Fase, y el saldo podrá ser vendido al operador de red. La PTAR tendrá un sistema de generación compuesto por tres motogeneradores de 3,02 MW (dos en servicio y uno de respaldo), conectados al anillo del sistema de distribución a 13,2 kV. La generación interna de la PTAR se considerará como alimentación principal exclusiva para la planta, y la línea de alimentación a 115 kV sería el respaldo, bajo condiciones normales. Existirá un sistema de sincronismo para alimentación simultánea.

5.4.5 Sistema de puesta a tierra Los sistemas de puesta a tierra se planificarán cuidadosamente con base en el RETIE y las normas IEEE Std 80-2000 “IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding” e IEEE 142 “Re comended Practices for Groundig of Industrial and Comercial Power Systems”. El diseño de la malla a tierra toma como base el valor de la resistividad del terreno medida como parte de los estudios de campo del Producto VII. Se construirán mallas en todas las subestaciones de la planta, y todas ellas estarán interconectadas según lo indica la norma. La resistencia de puesta a tierra deberá ser menor a 5 Ohm.

5.4.6 Sistema de apantallamiento y de protección contra sobretensiones Se instalarán dispositivos de protección contra sobretensiones (DPS), para reducir los efectos destructivos de los transitorios eléctricos tanto de origen externo como interno. Los DPS se instalarán en las fases a la entrada de los tableros de 480V, en los tableros de iluminación, VDF´s y CCM´s. Se especificará la norma UL1449. El sistema de protección contra descargas atmosféricas se diseñará basado en el RETIE y la norma NFPA 780, mediante el modelo electro-geométrico.

5.4.7 Sistemas de iluminación El sistema de iluminación se diseñará con base en el RETIE, la IESNA y las normas de la EAB. Para optimizar el uso de la energía, se especificarán fuentes luminosas de alta eficiencia (fluorescentes en interiores, y alta intensidad de descarga en exteriores y/o en áreas interiores técnicas) y sensores de presencia para el control de las luminarias en las diferentes áreas de oficina y de procesos. En la parte externa de las puertas de egreso e ingreso de todos los edificios se instalará iluminación de emergencia para exteriores. La iluminación de emergencia exterior e interior, las señales de salida, etc, 5-6 PTAR_Canoas_P8_Guías de Diseño_v00



estarán provistas de baterías con un respaldo de 1,5 horas. Las señales de salida serán tipo LED alimentadas por un circuito dedicado. Las luminarias instaladas a más de 5 m podrán ser lámparas de haluro metálico, mientras que las instaladas en áreas pequeñas o a menos de 5 m serán fluorescentes, ya sea de superficie o colgantes. En áreas clasificadas se usarán luminarias aprobadas según la clasificación, con protección de alto impacto y bombillo de sodio o fluorescente, según el caso. La iluminación exterior y de áreas será controlada por una combinación de fotoceldas y circuitos temporizados. El RETIE y el RETILAP establecen los niveles de iluminación presentados en la Tabla 5-1 para algunos de los tipos de áreas aplicables al proyecto, donde el valor medio debe ser el objetivo de diseño, y el valor mínimo el requisito exigible. Tabla 5-1 Niveles de iluminación aplicados al proyecto Canoas, según RETIE Tipo de recinto y actividad / Oficinas Oficinas de tipo general, mecanografía y computación Oficinas abiertas Oficinas de dibujo Salas de conferencia Áreas de circulación Escaleras Almacenes Procesos automáticos

Nivel de iluminancia (Lx) Mín.

Medio

Máx.

300 500 500 300 50 100 100 50

500 750 750 500 100 150 150 100

750 1.000 1.000 750 150 200 200 150

Para áreas exteriores, como es el caso de calzadas y andenes, los niveles de iluminación a utilizar son 10 y 50 Luxes, respectivamente.

5.4.8 Motores Todos los motores serán de alta eficiencia y de inducción jaula de ardilla. Los motores que requieren cambio de velocidad según su aplicación en el proceso o que manejan cargas de torque variable, tendrán arranque mediante variadores de frecuencia (VDF). Esto es importante en aras de la eficiencia energética. Estos motores serán tipo Inverter Duty. El resto de motores tendrá arranque directo (motores menores de 100 hp) y a tensión reducida (motores mayores o iguales a 100 hp). Los motores deberán tener fácil acceso para operación y mantenimiento. Tendrán un factor de servicio de 1,15, y deberán estar totalmente cerrados, con ventilación forzada, para trabajo pesado, y para aplicaciones en exteriores o interiores.

5.4.9 Centros de Control de Motores (CCM) Los CCM serán de 480V, trifásicos, 3 hilos, 60Hz y con una capacidad de cortocircuito mínima de 42.000 A. Serán inteligentes, es decir, se podrán conectar a alguna red, con equipos que incluyen lógica para protecciones, gestión de energía (submetering), gestión de fallas, etc.Incluyen una variedad de componentes dependiendo de la función de cada centro de control de motores. Estos componentes incluyen: 

Arrancadores de motores con bobinas de 120V






Interruptores



Relés temporizadores



Relés de sobrecarga



Transformadores de control



Estaciones de control



Luces indicadoras



Medidores de tiempo transcurrido



Voltímetros



Transformadores de medida



Protección contra sobretensiones



Relés de control



Placa de características

Las cargas críticas del mismo tipo y que cumplen la misma función se repartirán lo más uniformemente posible entre al menos dos CCMs o un CCM de doble alimentación. Las cargas no críticas se dividirán de la misma forma, donde sea práctico. Los CCM incluirán equipos para la corrección del factor de potencia. Si existen variadores de velocidad en el CCM, éstos se especificarán compensados, de lo contrario se deberán instalar bancos de condensadores desintonizados para evitar la resonancia por armónicos.

5.4.10 Selección de los Voltajes de Baja Tensión Se utilizarán las siguientes tensiones de distribución: 

480Y/277V, estrella, sólidamente aterrizado, 3 fases, 4 hilos



208Y/120V, estrella, sólidamente aterrizado, 3 fases, 4 hilos



120/240V, estrella, sólidamente aterrizado, 1 fase

La Tabla 5-2 muestra las tensiones de utilización seleccionadas para los equipos. Tabla 5-2 Tensiones de utilización Servicio Sistema de fuerza en baja tensión Iluminación interior Iluminación exterior Tomacorrientes Motores mayores que ¾ HP Motores menores que ¾ HP Sistemas de control y protección de motores

Tensión 480V, trifásico, 3 hilos 120V, monofásico 120V o 277V monofásico 208/120, monofásico 480V, trifásico 120V, monofásico 120V, monofásico




5.4.11 Regulación de tensión Se llevarán a cabo cálculos de caída de tensión de estado estable en circuitos o alimentadores de gran longitud y altamente cargados. En circuitos de motores, los cálculos se realizarán teniendo en cuenta un factor de potencia de 0,85. La caída de tensión total, contada desde el secundario del transformador hasta el punto de utilización, no excederá los siguientes valores: 

Iluminación: 3%



Motores: 5%



Tomacorrientes: 4%



Calentadores eléctricos: 4%

La caída de tensión en un alimentador no será mayor al 2%, y en un circuito ramal no excederá el 3%. La caída de tensión en el arranque de motores no excederá el 20%.

5.4.12 Estudios Con el fin de verificar el desempeño del sistema bajo distintas condiciones de operación, se llevarán a cabo estudios de sistemas de potencia por medio de software, al sistema de distribución interno de la planta, cuando ya se cuente con los datos requeridos. Se realizarán los siguientes estudios: 5.4.12.1

Estudio de flujo de carga

Uno de los estudios con los que se determinan las condiciones operativas de un sistema eléctrico es el estudio de flujo de carga. Mediante éste se determinan los perfiles de tensión en las principales barras del sistema bajo análisis, los flujos de potencia activa y reactiva por los cables, líneas y transformadores de la red, su porcentaje de carga y las pérdidas a través de los diferentes componentes del sistema. 5.4.12.2

Estudio de cortocircuito

El estudio de cortocircuito se realizará según las normas ANSI C37.010 y C37.13. El objetivo de este estudio es calcular el valor máximo de la corriente que circula por los distintos elementos del sistema cuando se presenta una falla. Esto permite determinar el valor de la corriente que debe interrumpirse y conocer el esfuerzo al que son sometidos los equipos durante el tiempo transcurrido desde que se presenta la falla hasta que se interrumpe la circulación de la corriente. Los resultados de este análisis se utilizan para determinar las capacidades interruptivas de los elementos de protección como interruptores, fusibles, etc, así como realizar la coordinación de los dispositivos de protección contra las corrientes de cortocircuito, calcular las mallas de puesta a tierra, etc. 5.4.12.3

Estudio de coordinación de protecciones

El análisis de coordinación de protecciones se realiza con el fin de definir los ajustes de los elementos de protección del sistema de distribución e interrumpir en el menor tiempo posible la alimentación a elementos con fallas internas, para evitar así el daño a elementos por los cuales circula corriente de corto circuito. Con los resultados de los estudios de cortocircuito se elabora un programa de coordinación de protecciones que incluye todos los relés del sistema y todos los equipos que intervienen, desde el interruptor de más capacidad en alta tensión hasta el último fusible o MCB en baja tensión.




5.4.12.4

Estudio de arc flash

El análisis de arc flash se realiza con el fin de proteger al personal de la posibilidad de ser alcanzado por un arco eléctrico. Mediante los resultados de este estudio se logra identificar el nivel de energía incidente al cual está expuesto el trabajador, asignar distancias de trabajo, definir los límites de protección contra el arco eléctrico y el equipo de protección personal requerido. La información de seguridad se imprime en una etiqueta de material adecuado que se pega en cada tablero eléctrico. Las etiquetas del estudio de arco eléctrico se instalan después de que el equipo haya sido energizado y se hayan realizado los cambios, actualizaciones o modificaciones para asegurar que la rotulación en campo sea precisa. 5.4.12.5

Estudio de armónicos

Dado que el factor de potencia se deberá mantener entre 0,9 y 0,95, se instalarán condensadores para la corrección del mismo. Teniendo en cuenta que la mayoría de los motores estarán alimentados por VDFs, se deberá llevar a cabo un estudio de harmónicos del sistema de distribución de la PTAR. Este análisis se lleva a cabo para conocer la distorsión harmónica total y para determinar el equipo de corrección de factor de potencia más adecuado y su mejor ubicación dentro del sistema de distribución. Adicionalmente analiza el efecto de los armónicos producidos por las cargas no lineales en los condensadores de corrección del factor de potencia y asegura la mejor configuración para evitar la resonancia. Si se determina que se requieren bancos de condensadores en barrajes que tengan VDFs, estos bancos tendrán filtro de sintonización.

5.4.13 Varios Las áreas, la clasificación de equipos y los gabinetes NEMA serán de la siguiente manera: 

NEMA 1 para zonas secas que no pertenezcan al proceso, y sobre el nivel del terreno



NEMA 12 para lugares con polvo



NEMA 4 para exteriores y cuartos por debajo del nivel del terreno



NEMA 4X para sitios húmedos o mojados sujetos a corrosión, en áreas de proceso interiores o exteriores



NEMA 6P para aplicaciones sumergibles



NEMA 7 para áreas clasificadas y peligrosas según el NEC. La clase, la división y el grupo se determinarán durante el diseño detallado



Sección 6 Instrumentación y control Esta sección presenta una guía general de diseño para el sistema de instrumentación y control (I&C) de la planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR) Canoas. El propósito de estas guías es proporcionar herramientas generales, que sirvan para alinear el diseño con el fin de proporcionar uniformidad, evitar errores y rediseños y brindar consistencia con base en los estándares de diseño.

6.1 Referencias 6.1.1 Terminología La terminología y las abreviaturas utilizadas en esta sección, se describen a continuación en la Tabla 6-1. Tabla 6-1 Términos y abreviaturas Término o abreviatura Sistemas empaquetados de fábrica

Descripción Unidades de proceso suministrados por el proveedor, que contienen todos los elementos necesarios para su funcionamiento y control

CPU

Unidad central de procesamiento

DC

Corriente directa

HMI

Interfaz hombre máquina

ISA

International society of automation (Sociedad internacional de automatización)

I&C

Instrumentación y control

NEMA NFPA

National electrical manufacturers association (Asociación nacional de fabricantes nacionales) National Fire Protection Agency (Agencia nacional de protección contra incendios)

NTC

Norma técnica colombiana

PTAR

Planta de tratamiento de aguas residuales

P&ID

Plano de procesos (o tubería) e instrumentación

RIO

Dispositivo remoto de entrada/salida

RTD

Detector de temperatura resistivo

SMCP

Sistema de monitoreo y control de la planta

UL

Underwriters Laboratories

UPS

Unidad ininterrumpida de alimentación



Sección 6 Instrumentación y control 

6.1.2 Códigos y estándares Las siguientes normas y estándares deberán ser tenidas en cuenta durante el diseño de toda la automatización, instrumentación y control de procesos en la PTAR Canoas. 6.1.2.1 Normas internacionales 

ISA - International Society of Automation (Asociación internacional de automatización)



ISA S5.1 - Instrumentation Symbols and Identification (Símbolos e identificación de instrumentación)



ISA S5.2 - Binary Logic Diagrams for Process Operations (Diagramas lógicos binarios para operaciones de proceso)



ISA S5.3 - Graphic Symbols for Distributed Control/Shared Display Instrumentation Logic and Computer Systems (Símbolos gráficos para lógica de instrumentación y sistemas informáticos de control distribuido/pantalla compartida)



ISA S5.4 - Instrument Loop Diagrams (Diagramas de lazo de instrumentación)



ISA S5.5 – Graphic Symbols for Process Displays (Símbolos gráficos para pantallas de proceso)



ISA S20 - Specification Forms for Process Measurement and Control Instruments, Primary Elements and Control Valves (Formularios de especificaciones para instrumentos de medición y control de proceso, elementos primarios y válvulas de regulación)



ISA RP60.3 - Human Engineering for Control Centers (Ingeniería humana para centros de control)



ISA RP60.6, Nameplates, Labels, and Tags for Control Centers (Placas de identificación, rótulos y etiquetas para centros de control)



Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos)



National Electrical Manufacturers Association (NEMA) (Asociación Nacional de Fabricantes Eléctricos)



National Fire Protection Agency (NFPA) (Agencia Nacional de Protección Contra Incendios)



NFPA 70 - National Electrical Code (NEC) (Código Eléctrico Nacional)



UL 508 – Industrial Control Equipment (Equipos de Control Industrial)

6.1.2.2 Normas nacionales 

RAS 2000 – Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico



NTC 2050 – Norma técnica Colombiana 2050 – Código eléctrico Colombiano



NTC 839 - Definiciones y clasificación de medidores de agua



NTC 1063 - Medición de agua en conductos cerrados






NTC 1483 - Detectores de incendio. Clasificación.



NTC 3933 - Agua. Método estándar para medición del flujo de agua en canal abierto, con canaletas Parshall.



NTC 3945 - Agua. Método estándar para medición del flujo en canal abierto mediante elementos rotativos molinetes.



NTC 4705 - Agua. Determinación del oxígeno disuelto.



NTC 4707 - Calidad del Agua. Determinación de la turbiedad. Método Nefelométrico.



NP-051 - Requisitos de los instrumentos para medición de nivel



NP-054 - Requisitos de los instrumentos para medición de pH



NP-062 - Medidores electromagnéticos de flujo



NP-070 - Instrumentos para medición de volumen: suministro, requisitos mínimos de calibración y verificación metrológica



NP-071 - Instrumentos para medición de temperatura. Suministro, requisitos mínimos de calibración y verificación metrológica



NP-072 - Instrumentos para medición de presión. Suministro, calibración y verificación metrológica



NP-073 - Equipo para medición de parámetros meteorológicos: Suministro, calibración y verificación metrológica



NT-004 - Equipos de instrumentación electrónica. Terminología

6.2 Requerimientos generales del sistema 6.2.1 Sistema de monitoreo y control (SMCP) de la PTAR Canoas El diseño del sistema de I&C deberá enfocarse principalmente en que la PTAR se pueda operar de manera automática, de forma tal que se puedan monitorear y almacenar permanentemente los datos de operación, y proveer los mecanismos necesarios para anunciar de manera inmediata las condiciones de autenticación de usuarios, alarmas, eventos o acciones de operación. En términos generales, el diseño debe: 

Proporcionar un SMCP que consista de un controlador en el cuarto de control principal de la planta, el cual provea monitoreo y control para el sistema de tratamiento



Proporcionar control lógico/secuencial de los equipos discretos



Proporcionar tendencias de datos históricos (recolección, almacenamiento, recuperación y despliegue)



Registrar eventos importantes y todas las acciones de los operadores






Mantener la seguridad del personal y los equipos



Generar alarmas y registrar anomalías, y tomar acciones correctivas

6.2.2 Sistemas empaquetados de fábrica Los sistemas empaquetados de fábrica que serán parte del diseño, deben estar pensados de manera tal que se puedan integrar de la mejor manera posible al sistema de control de la planta, cumpliendo, en la medida de lo posible, con lo siguiente: 

Los controladores de los sistemas empaquetados de fábrica deberán ser diseñados e integrados vía Ethernet al SMCP y ser compatibles con el protocolo de comunicación seleccionado para la red de control



En lo posible, los controladores de los sistemas empaquetados de fábrica deben ser de la misma marca y clase que los utilizados a lo largo del sistema SMCP de la planta; en caso de no ser así, se deben proveer los mecanismo de integración necesarios, que estén basados en protocolos abiertos con el fin de proporcionar acceso a las bases de datos interna de los controladores de estos sistemas empaquetados de fábrica.



Los proveedores deberán estar informados acerca de los estándares y requerimientos de programación y desarrollo de gráficas/pantallas de la planta para lograr uniformidad a través de la misma. Las especificaciones técnicas deben reflejar este requerimiento



A menos de que se indique lo contrario, el diseño deberá contemplar el monitoreo de todos los datos de proceso del sistema empaquetado de fábrica



Todos los sistemas empaquetados de fábrica deberán tener la posibilidad de ser controlados de manera remota por medio del SMCP



Deberá definirse para casa caso en específico las necesidades control remoto del sistema empaquetado de fábrica, ya sea un control completo o un control limitado: -

-

Control completo quiere decir que todas las características del sistema (incluyendo las entradas de los valores de consigna) estarán disponibles desde y hasta el SMCP; típicamente esto es algo idéntico a lo que se tiene en la estación de interface local para operadores del sistema empaquetado de fábrica. Control limitado se refiere al monitoreo de todas las variables y datos relacionados con el sistema empaquetado de fábrica y al control de un subconjunto de funciones disponibles en el HMI del cuarto de control (por ejemplo arranque y parada de algún equipo de proceso).




6.3 Entregables Los entregables para este proyecto se describen en los siguientes numerales.

6.3.1 Planos Los planos serán preparados de manera lógica, siguiendo de manera ordenada el flujo del proceso. Lo anterior siempre que sea práctico y no interfiera con otros intereses del diseño. 6.3.1.1 Planos de leyendas

Los planos de leyendas definen toda la simbología, nomenclatura, equipos y tipos de línea que se muestran en los planos de instrumentación y control. Los planos de leyendas I&C deben tomar como base la simbología estándar ISA, y adaptarla a las necesidades de la PTAR Canoas. Todos los símbolos y abreviaturas que aparezcan en los planos de I&C, deberán aparecer en este plano. 6.3.1.2 Planos del sistema de control – Arquitectura de control

Para el sistema de control de la planta, se deben preparar planos de arquitectura de control que localicen y muestren los equipos principales del sistema. Como mínimo, estos planos deben mostrar los componentes de red principales (por ejemplo, páneles de comunicación, sistemas UPS, medio de comunicación), todos los páneles que tengan controladores conectados a la red del SMCP, y las interfaces de operador como computadores e impresoras. Todas las abreviaciones y simbología utilizada en estos planos deben aparecer en los planos de leyendas. 6.3.1.3 Planos de proceso e instrumentación (P&IDs)

De manera general, los P&IDs muestran todos los equipos mecánicos principales y la instrumentación para el proceso. Para la elaboración de estos planos, se requieren básicamente dos entradas: 

Unidades de proceso de la planta bien definidas



Sistema de codificación de lazos e instrumentos (ver numeral 6.8)

Los P&IDs deberán ser elaborados para todas las unidades de proceso. En esto planos, el flujo de proceso debe ser de izquierda a derecha, y todos los equipos de proceso principales deben ser mostrados. Se podrán usar unidades “típicas” para unidades de proceso que son idénticas; en estos casos la información correspondiente a equipos y números de lazo, se mostrarán de manera tabular. Como mínimo, los P&IDs terminados al 100% deberán mostrar la siguiente información: 

Equipos de proceso



Tubería de proceso principal



Tubería de proceso auxiliar



Instrumentos



Elementos finales de control



Designación de lazos






Conexiones y referencias a otros proceso y a hojas de otros planos

6.3.1.4 Detalles estándar de instalación y montaje

Los detalles de instalación muestran los requerimientos físicos para cada instalación, de manera que el instrumento pueda ser montado correctamente por el contratista constructor. Estos planos, de ninguna manera, reemplazarán a los detalles de instalación de los fabricantes, pero si darán una guía al contratista de los requerimientos de montaje específicos del diseño. Se deberán desarrollar planos típicos de montaje e instalación para los componentes del sistema de I&C que lo requieran. Estos planos se deben usar por el contratista constructor siempre que las condiciones del sitio así lo permitan, con el fin de mantener la calidad y consistencia en los montajes. Estos detalles deben tener la información suficiente para evitar confusiones y prevenir que los instrumentos de campo se monten, instalen o utilicen de manera inapropiada. Los detalles de I&C deberán ser agrupados de la siguiente manera: 

Dispositivos analíticos: Para garantizar que la muestra requerida sea representativa, el detalle debe incluir el punto de toma y la tubería de muestreo, e incluir la bomba de muestreo cuando se requiera



Instrumentos de flujo



Instrumentos de nivel



Instrumentos de presión



Instrumentos de temperatura



Componentes misceláneos de I&C

6.3.1.5 Layout de cuartos de control

Se deberá entregar un layout de todos los cuartos de control, cuartos de equipos eléctricos y otras áreas donde se deban instalar páneles de I&C, estaciones de trabajo, dispositivos de red y equipos asociados. Estos planos deben ser coordinados con otras disciplinas como la eléctrica, HVAC, estructural y arquitectónica.

6.3.2 Especificaciones técnicas Las especificaciones técnicas describen los requerimientos técnicos del proyecto, y deben ser desarrolladas como complemento a la información contenida en los planos. En general, las especificaciones técnicas definen los requerimientos de los componentes que deben ser suministrados por el contratista constructor, con base en las necesidades específicas del proyecto.

6.3.3 Listado de especificaciones técnicas Se entregará el listado de especificaciones técnicas de los equipos y componentes del sistema de I&C que harán parte del sistema para la PTAR Canoas, previo a la entrega de las especificaciones técnicas mencionadas en el numeral anterior. Entre el contenido más relevante de las especificaciones técnicas se destaca lo siguiente (no se debe limitar a esto):






Hardware y software del sistema de Control, y hardware del sistema informático



Dispositivos generales e instrumentos de campo



Pruebas de demostración, funcionamiento y aceptación



Capacitaciones

Sistemas empaquetados de fábrica

6.3.4 Listado de instrumentos El listado de instrumentos de la planta debe servir como soporte para las estimaciones del proyecto, así como para mostrar características e información básica de cada instrumento dentro de la planta. El listado de instrumentos debe basarse en la información contenida en los P&IDs.

6.3.5 Metodología de control de procesos Se deberán entregar descripciones narrativas de cada proceso y lazo de control de la planta. Esta narrativa deberá ser una descripción concisa y de fácil seguimiento de la secuencia de control, el algoritmo y de las interfaces con otros lazos y equipos.

6.4 Consideraciones del sistema de I&C 6.4.1 Redundancia y confiabilidad Un criterio de diseño importante para la correcta operación de la PTAR, es el de la operación continua para operar y mantener los límites de calidad del agua bajo condiciones atípicas o adversas. La planta también debe tener la capacidad de continuar con el tratamiento durante mantenimientos y tiempos de parada programados. El sistema de I&C debe ser diseñado de tal manera que ninguna falla de algún componente del sistema pueda resultar en la interrupción o pérdida de control, de acuerdo con las recomendación del boletín técnico EPA-430-99-74-001, en su sección 241. Lo anterior no quiere decir que todos los componentes del sistema de control deban ser provistos con unidades redundantes. La redundancia únicamente es necesaria para elementos críticos del sistema, incluyendo: 

Sistema de monitoreo y control principal de la planta



Comunicaciones de red



Estaciones de trabajo en el cuarto de control principal

Algunos criterios básicos para tener en cuenta: 

Los componentes redundantes deben ser alimentados desde fuentes de alimentación ininterrumpidas separadas.



Proporcionar interruptores de nivel de respaldo de alarmas digitales (Alta y Baja) para mediciones de nivel análogos, proveer interruptores de nivel de raspado para las mediciones de nivel ultrasónicas y en todos los casos donde se considere necesario para respaldar una posible falla del medidor.






Se debe considerar, donde sea práctico, que los elementos de proceso redundantes sean manejados desde módulos o racks de I/O separados. Por ejemplo: -

En un caso donde hayan 4 bombas (2 en servicio y 2 de respaldo), el contratista constructor deberá conectar las señales digitales de las 2 bombas en servicio a un módulo I/O y las 2 bombas de respaldo a otro módulo I/O independiente.

6.4.2 Protección de equipos y seguridad del personal Excepto para aquellos dispositivos requeridos para protección, toda la lógica debe ser ejecutada por el Controlador y no por los dispositivos cableados en los arrancadores de los equipos. Solo aquellos dispositivos protectores que son requeridos para la protección de equipos o para la seguridad del personal, deberán ser cableados directamente a los dispositivos sensores/monitoreados, al controlador específico de los equipos o arrancadores, y no depender del sistema de control de la planta. La mayoría de los enclavamientos deberán proporcionados a través del sistema de control de la planta y no cableados directamente a los arrancadores individuales y no deberá existir duplicidad en los enclavamientos cableados del sistema de control de la planta. Donde se requieran enclavamientos cableados se debe considerar lo siguiente: 

Los enclavamientos deben ser operativos en todos los modos de control, incluyendo el modo local (incluye el local manual) y remoto, a menos que se especifique o requiera lo contrario en algún otro documento del contrato



Se debe proporcionar salidas de contacto directamente desde el dispositivo sensor, sin interponer relevos, cuando esto factible



Los instrumentos de protección deben ser del tipo reinicio automático, pero los enclavamientos deben quedar asegurados (enclavados) hasta que se realice el reinicio manual de éste



Se debe proporcionar un reinicio manual en equipo enclavado



Se deben proporcionar luces indicadoras en el controlador del equipo, que indiquen qué causó la falla

6.4.3 Reservas, repuestos y capacidades futuras 6.4.3.1 Capacidad de reserva instalada

Se debe proporcionar un mínimo de 20% de reserva para los componentes instalados del sistema. La siguiente es una lista de algunos componentes que requieren capacidad de reserva: 

Puntos de I/O de controladores



Ranuras de controladores



Bloques de terminales



Fuentes de alimentación



Espacio en páneles de control



Unidades de disco de computadores 6-8






Conductores, fibras y cables

6.4.3.2 Componentes de repuesto/reserva (no instalados)

Típicamente se deberá considerar un 20% de reserva de los componentes y elementos listados a continuación. Se debe proveer al menos una reserva para cada uno de los componentes listados. El siguiente es un listado de componentes de I&C que requieren unidades de repuesto/reserva: 

Supresores de sobretensiones



Dispositivos principales de red



Conmutadores Ethernet



Páneles de conexión (patch panels)



Componentes principales de controladores



Módulos de comunicación óptica



Unidades de interface de operadores (una de cada tipo)



Módulos de I/O remotos



Fuentes de alimentación de chasís



CPUs de los controladores (una de cada tipo)



Módulos de comunicación serial



Fuentes de alimentación ininterrumpida (UPSs)



Instrumentos de proceso



Instrumentación analítica



Consumibles para calibración y mantenimiento

6.4.4 Señales discretas y análogas Con el objetivo de que las señales del sistema cumplan con los estándares industriales, las señales de entrada/salida (E/S) deberán cumplir con los siguientes criterios básicos: 

Entradas digitales/discretas: Los equipos en campo deberán ser alimentados de la misma fuente del controlador. Los módulos de entradas digitales, sin embargo, deberán ser capaces de recibir señales de entrada aisladas, en caso que se requieran fuentes de alimentación externas



Salidas digitales/discretas: Las salidas digitales del controlador deben ser aisladas de forma individual



Entradas análogas: Las entradas análogas del controlador deberán ser 4-20 mA @ 24 VDC. Las entradas análogas deberán ser aisladas individualmente, permitiendo la conexión de transmisores a 2 hilos alimentados de fuentes DC independientes en el tablero del controlador




como también la conexión de transmisores a 4 hilos alimentados desde la fuente 120VAC regulada del tablero 

Salidas Análogas: Las salidas análogas del Controlador deberán ser 4-20 mA @ 24VDC alimentadas desde el controlador

6.4.5 Diseño de red Se debe considerar el uso de redes industriales Ethernet para el diseño de la red de automatización de la PTAR Canoas, formado principalmente por un anillo de fibra óptica redundante.

6.4.6 Cables y conductores para instrumentación y control 6.4.6.1 Cable de fibra óptica

El cable de fibra óptica será utilizado para toda la conexión de red de la PTAR Canoas, teniendo en cuenta las siguientes consideraciones: 

La conexión entre edificios físicamente separados deberá ser por medio de cable de fibra óptica



La conexión entre áreas de proceso dentro del mismo edificio deberá ser por fibra óptica, excepto si la distancia entre las áreas de proceso es menor a 90m y se provee una puesta a tierra equipotencial entre las áreas

En general, siempre se debe usar cable de fibra óptica para la conexión de la red de la PTAR Canoas: 

Cuando la distancia exceda los 100m



Cuando exista posibilidad de que el sistema tenga diferentes tierras



Cuando haya riesgo en cuanto a el aislamiento eléctrico o la inmunidad contra el ruido eléctrico.

Todos los cables de fibra óptica (incluyendo las reservas) deben tener terminación en un panel de conexión de fibra óptica. Todos los pánales de conexión en interiores tener cerramientos NEMA 12, y para aquellos en exteriores, los cerramientos deben ser NEMA 4X. 6.4.6.2 Cable de cobre de pares trenzados

Se deberá usar cable de cobre de pares trenzados no apantallados (UTP) para aquellas aplicaciones de red donde el uso de cable de cobre sea posible (por distancia, tierras, inmunidad electromagnética). De acuerdo con lo anterior, el cable de cobre de par trenzado se usará siempre dentro de los gabinetes de comunicaciones, y generalmente para la conexión de red dentro de los edificios. 6.4.6.3 Cable apantallado trenzado

Para el cableado de señales análoga, se deberá usar cable de par o triada trenzada apantallada, siguiendo las mejores prácticas de cableado contra interferencias electromagnéticas (EMI). 6.4.6.4 Cable multi-conductor

Para todo el cableado de señales discretas, se debe usar cable multi-conductor en lugar de cables individuales, ya que se facilita su identificación por colores y así mismo se facilita el etiquetado de éstos.




6.4.7 Paneles de control Algunas características principales de los paneles de control que se deben tener en cuenta par asu diseño, incluyen lo siguiente: 

Cada panel deberá incluir una bandeja plegable de acero inoxidable para ubicar computadores portátiles y/o equipos de prueba temporalmente



Se deberá incluir iluminación y tomacorrientes dentro de los paneles de control. Los tomacorrientes deberán estar ubicados relativamente cerca a la bandeja plegable para facilitar el acceso



Se instalarán equipos de calefacción y/o aire acondicionado donde sea necesario.



La alimentación de 120VAC no regulada y 120VAC regulada (de UPS) deberán llegar a borneras de conexión claramente rotuladas como L1, N1 y G, para después ser distribuida dentro del panel de control



La alimentación de 24VDC deberá ser distribuida mediante fuentes redundantes de alimentación dentro del panel de control



Los sistemas de potencia y de control deberán ser diseñados de forma tal que se mantenga una separación física entre 120VAC y niveles de voltaje bajos dentro de los paneles de control



El cableado dentro de cada panel se hará dentro de canaletas plásticas. Cada conductor dentro de los paneles deberá tener un número/código de identificación único y no removible



Los colores y el tipo de cables dentro de los paneles de control deberán ser los mismos para todos los paneles, de acuerdo con los estándares del Cliente, o estándares coordinados con el mismo.

Los gabinetes de cada panel deberán ser diseñados de acuerdo con la clasificación del área de instalación. En todas las áreas corrosivas se deben utilizar cajas y gabinetes NEMA 4X de acero inoxidable o fibra de vidrio; para gabinetes y cajas destinadas a instalarse en áreas donde haya exposición a químicos, se debe verificar la compatibilidad del material y seleccionar el material que provea mejor protección contra la corrosión presente. En el resto de las áreas se deberán usar cajas y gabinetes NEMA 12, y los gabinetes para exteriores serán NEMA 3R, aptos para la intemperie. Los paneles de las áreas de proceso principales serán instalados en el piso y los demás paneles podrán ser instalados sobre pared.

6.5 Software del SMCP de la planta 6.5.1 Interfaz hombre máquina (HMI) El software de interface con el operador de la planta (HMI por su sigla en inglés), deberá proporcionar una plataforma que permita el control y monitoreo interactivo de la planta, manejo y anunciación de alarmas, registro y tendencia de eventos y de variables de proceso, y la generación de reportes. El control y la lógica de proceso deben ser manejados por los controladores de la planta y no por el software de interface con el operador HMI. Las funciones del software HMI se pueden dividir en 3 partes fundamentales descritas en los siguientes numerales. 6-11 PTAR_Canoas_P8_Guías de Diseño_v00



6.5.1.1 Monitoreo de procesos 

Escaneo, recolección y despliegue de variables discretas y análogas en las pantallas de la PTAR



Presentación y organización de datos en pantallas para facilitar el monitoreo y control



Organización de las pantallas para facilitar las tareas de operación

6.5.1.2 Control de procesos 

Mantenimiento y aceptación de las entradas y los comandos del operador en las pantallas gráficas



Prever que los cambios de parámetros de control y punto de consigna sean de fácil realización para el operador



Integración de las funciones de entrada del operador en las pantallas gráficas de proceso para facilitar el monitoreo y control



Registro de las acciones del operador, incluyendo el tipo de acción realizada, la fecha y hora, y la identificación del operador.

6.5.1.3 Manejo de alarmas y anunciación a operadores 

Anunciación de condiciones anormales y cambios en los estados de alarma (ocurrencia, reconocimiento, borrado y reinicio), como también algunos otros eventos designados.



Anunciación de alarmas en las pantallas gráficas activas, y mantenimiento de un resumen de las alarmas activas que no hayan sido reconocidas, borradas o reiniciadas.



Uso de colores para resaltar los estados de las alarmas tanto en las pantallas gráficas como en las pantallas de resumen



Jerarquización de alarmas por proceso o área y resumen de alarma general o estado por área o proceso

6.6 Jerarquía de control La PTAR Canoas deberá contar con una jerarquía de control redundante que cuente con niveles de tales que permitan un control tanto de forma remota desde el SMCP, como también de forma local por medio de los tableros y dispositivos en campo. El SMCP deberá ofrecer la posibilidad de operación remota-manual y completamente automática (remota-automática) sobre los equipos de la planta, y deberá ser capaz de generar y descargar comandos y ajustes a los sistemas de control. Estos comandos activarán algoritmos de control pre-programados en la lógica del controlador. El último nivel en la jerarquía de control, deberá consistir en el control manual del equipo por medio de pulsadores, botones, interruptores, o paneles de control locales. Este último nivel permitirá que el personal de operaciones de la planta pueda controlar el proceso específico sin la necesidad de equipos externos de control adicionales. De manera general, cada nivel de control proporcionará progresivamente más automatización de los procesos. El sistema de control de la planta deberá ser diseñado para proveer control automático de los proceso de la misma. Al mismo tiempo, el sistema de control de la planta contará con tres componentes principales: paneles de control local cercanos a cada equipo, un controlador por cada área de proceso




(como mínimo), y un SMCP con estaciones de trabajo para operadores permitiendo la interacción de los operadores con los procesos de la planta para su control y monitoreo remoto. Algunas de las estaciones de trabajo para operadores estarán localizadas en el cuarto de control y otras estarán localizadas estratégicamente alrededor de la planta. El SMCP deberá estar totalmente automatizado tal que permita la operación del mismo en cada una de las etapas del proceso, de forma remota y local. Todo el control de la planta deberá estar disponible a través del SMCP. El sistema deberá estar compuesto básicamente de computadores personales, controladores, dispositivos remotos de entrada/salida (RIO, por su sigla en inglés), comunicación redundante de fibra óptica, fuentes de potencia ininterrumpidas (UPS, por su sigla en inglés), impresoras de alarmas e impresoras de registro, entre otros.

6.6.1 Niveles de la jerarquía de control Para cada equipo que lo requiera, se deben proveer interruptores manuales tales como L/R (LOCAL/REMOTO), SS (ARRANQUE/PARADA), OSC (ABRIR/PARAR/CERRAR), entre otros. Se deben usar las siguientes definiciones para las posiciones de los interruptores y los tipos de actuación: 

REMOTO: En esta posición el Controlador tiene el control. En la estación de trabajo del operador debe haber un selector AUTO/MANUAL para cada equipo, con el fin de poder seleccionar entre control remoto manual (controlado manualmente desde la estación de trabajo del operador) o remoto automático (controlado automáticamente desde el Controlador)



LOCAL: En esta posición el control es transferido directamente al equipo en campo. El equipo podrá arrancarse, pararse, abrirse, cerrarse, etc. , con los controles locales



MANUAL: Cuando en un interruptor se selecciona esta posición, el equipo arranca inmediatamente. Solo estarán activos los enclavamientos de protección del equipo y de protección del personal cableados físicamente al equipo. El equipo arranca automáticamente tras el restablecimiento de la falla de alimentación



APAGADO: Como una actuación, el equipo no deberá arrancar cuando el interruptor (ya sea cableado o por software) está en esta posición. Como indicador, indica que el equipo no está en operación



ENCENDIDO: Como indicación de estado, indica que el equipo está en operación



ARRANQUE: En esta posición, el equipo arranca. Solo estarán activos los enclavamientos de protección del equipo y de protección del personal cableados físicamente al equipo. El equipo requiere reinicio manual tras el restablecimiento de la falla de alimentación



PARADA: El equipo o válvula para y permanece parada o apagada



ABIERTO (o ABRIR): Como actuación (ABRIR), la válvula comienza su apertura y continua hasta que se presiona el botón de PARADA o hasta que se alcance el final de la apertura. Como indicador, indica que la válvula está completamente abierta



CERRADO (o CERRAR). Como actuación (CERRAR), la válvula comienza su cierre y continua hasta que se presiona el botón de PARADA o hasta que se alcance el final del cierre. Como indicador, indica que la válvula está completamente cerrada.




6.7 Instrumentación de campo 6.7.1 General A continuación se presentan algunos aspectos generales a de selección e instalación de instrumentos: 

Los instrumentos de la PTAR Canoas, en lo posible, cuando sean del mismo tipo, deberán ser de un solo fabricante para garantizar uniformidad, facilitar las actividades de mantenimiento y reducir los costos de repuestos.



La ubicación de los equipos de control deberá ser tal que sean de fácil acceso. No deberá ser necesario remover equipos o tubería para acceder a controles.



Siempre que sea posible, ubicar los instrumentos en áreas donde estén protegidos contra condiciones adversas, y fuera de áreas corrosivas. En la medida de lo posible, el montaje de los controles deberá estar por encima de 1,5 m.



Procurar la ubicación de instrumentos en áreas adyacentes al paso de los operadores, para poder ser vistos/verificados fácilmente; de la misma manera, que el mantenimiento rutinario no requiera de la utilización de escaleras, o que el personal quede por fuera de las barandas de seguridad.



Para acceder a los equipos para el mantenimiento rutinario, no se debe requerir el rompimiento de ninguna tubería o conexión eléctrica permanentes.



Ubicar transmisores dentro de las edificaciones, tanto como sea posible, para facilitar las tareas de configuración y calibración.



Se debe evitar la instalación de instrumentos en sitios donde puedan quedar sumergidos accidentalmente, ser golpeados por vehículos, o salpicados/goteados por líquidos.



Cuando se requiera la instalación en ambientes explosivos, usar instrumentos intrínsecamente seguros, siempre que esto sea posible.

En los siguientes numerales se exponen algunos criterios de utilización de instrumentos según su aplicación dentro de la PTAR Canoas. Estos criterios se deben tomar como una guía para la selección de los instrumentos de la planta, sin embargo, la selección debe ser realizada de acuerdo a las condiciones de cada caso.

6.7.2 Medición de nivel Diversos factores afectan en la selección de los dispositivos de medición de nivel apropiados. Como en el caso de la mayoría de sensores, las propiedades del fluido de proceso juegan un papel crítico en la selección y especificación. Otros problemas, como la formación de espumas o la uniformidad de la superficie a medir, son únicos para los dispositivos para sensar nivel. La medición de nivel indirecta, por presión, es una solución a este tipo de problemas. Las siguientes son aplicaciones recomendadas de acuerdo con cada caso: 

Para pozos húmedos de agua limpia: Elementos de nivel y transmisores ultrasónicos, electrodos de nivel y relevos de nivel de electrodo, e interruptores de flotación de nivel.






Para pozos húmedos que tengan agua con espuma o con lodo: Elementos de nivel y transmisores tipo radar, o instrumentos de nivel por presión hidrostática.



Para el monitoreo de punto de respaldo: Se debe usar el dispositivo adecuado para el servicio al cual está destinado. Por ejemplo, en un pozo húmedo en el cual el dispositivo primario es un dispositivo ultrasónico, los dispositivos de respaldo permisibles incluyen electrodos, flotadores u otros dispositivos ultrasónicos; en este caso pueden implementarse alarmas Alto Alto y Bajo Bajo, haciendo uso de flotadores, como elementos de nivel de respaldo.Aplicaciones destinadas a agua potable: Deben usarse flotadores libres de mercurio.

6.7.3 Medición de flujo Para la medición de flujo, se deben diseñar los tramos de tubería tal que se obtengan los márgenes necesarios, aguas arriba y aguas abajo, requeridos para un correcto funcionamiento del medidor de flujo seleccionado. El medidor de flujo para un servicio dado debe ser adecuado para su uso con los márgenes del conducto disponibles y poseer una adecuada cobertura para el rango de flujo de diseño. Los siguientes son los tipos de dispositivos de medición de flujo que típicamente deben usarse para las distintas aplicaciones: 

Para suministro de químicos: Medidores de flujo electromagnéticos. Para flujos de pH neutro se recomienda el uso de revestimientos de poliuretano con revestimientos de acero inoxidable 316. Para alimentadores que no tengan pH neutro se recomienda el uso de revestimientos de Teflón con electrodos de material adecuado (Tantalio, Hastelloy C, Platino o Titanio).



Para lodos de pH neutro, tales como lodos digeridos: Medidores de flujo electromagnéticos, con revestimiento de poliuretano y electrodos de acero inoxidable 316.



Para lodos de pH no neutro: Medidores de flujo electromagnéticos con revestimiento de poliuretano y electrodos de un material adecuado.



Para lodos abrasivos, como aquellos que contengan arena: Medidores de flujo electromagnéticos con revestimiento de cerámica o de poliuretano.



Para servicios de proceso de aire: Medidores de flujo de inserción o medidores de flujo másico térmico.

6.7.3.1 Venturi

La presión diferencial mínima del Venturi al mínimo flujo esperado no debe ser menor a 20 pulgadas de agua. Los sellos remotos pueden introducir errores inaceptables a presiones diferenciales más bajas. La rangeabilidad (turndown) del Venturi debe ser tal que se pueda medir con precisión el rango de diseño del flujo. Si la rangeabilidad de un solo Venturi es insuficiente, se deben hacer las provisiones necesarias para medir todo el rango del flujo. Las posibles alternativas incluyen: 

Varios Venturi paralelos, de diferentes tamaños si fuere necesario.



Un solo Venturi con transmisores múltiples de rangos calibrados traslapados y procesamiento de señal PLC o RTU, para producir una sola señal de flujo combinado.






Un medidor de flujo de otro tipo con rangeabilidad intrínseca mayor, tal como el medidor de flujo electromagnético para el cual los márgenes aguas arriba y aguas abajo estén disponibles.

6.7.3.2 Medidores de flujo de inserción en Venturi

Los medidores de flujo de inserción en Venturi deben tipo de inserción, de plástico, con gargantas de acero inoxidable. No se deben usar medidores de flujo para inserción en Venturi, para aplicaciones sobre líquidos, en donde los transmisores no pueden ser montados debajo de la inserción o en donde se espera que el flujo contenga aire de arrastre que puede acumularse en las líneas de medición. La rangeabilidad de estos medidores de flujo debe ser tal que el rango de flujo de diseño de cada aplicación pueda ser medido con precisión. Si la rangeabilidad de un solo tubo es insuficiente, se deben hacer las provisiones necesarias para medir todo el rango del flujo. Las posibles alternativas incluyen: 

Medidores de inserción en Venturi en paralelo y de diferentes tamaños si fuere necesario.



Un solo medidor de flujo de inserción en Venturi, con transmisores múltiples de rangos traslapados calibrados y procesamiento de señal PLC o RTU, para producir una sola señal de flujo combinada.



Un medidor de flujo de otro tipo con rangeabilidad intrínseca mayor, tal como el medidor de flujo electromagnético para el cual los márgenes aguas arriba y aguas abajo estén disponibles.

6.7.3.3 Elementos de flujo y transmisores electromagnéticos

Para este tipo de medición, los revestimientos y los electrodos deben ser aptos para el medio a ser medido. Los elementos de estos medidores deben tener una clasificacióm tal que sean resistentes a sumersión accidental. Los transmisores deben ser tipo remoto (no integrados al medidor) y deben ser NEMA 4X. No se deben usar medidores de flujo electromagnéticos donde los márgenes de tubería de aguas arriba y aguas abajo aceptables no puedan ser garantizados. Se debe definir el tamaño de los medidores electromagnéticos de tal manera que su capacidad permita medir con precisión todo el rango de flujo del proceso. 6.7.3.4 Elemento de flujo y transmisor, canal/vertedero, ultrasónico

La unidad debe ser no intrusiva y tipo ultrasónico. La electrónica de la unidad debe ser configurada de tal manera que se ajuste a las características del elemento primario asociado (canal o vertedero). 6.7.3.5 Elemento de flujo y transmisor, flujo másico térmico 

Los medidores de flujo másico térmicos, deben ser tipo inserción con un inserto de acero inoxidable 316. El transmisor debe ser remoto (no integrado al medidor) y debe ser NEMA 4X.

6.7.4 Medición de presión 6.7.4.1 General

Las aplicaciones de estos medidores incluyen medición de presión en líquidos a gases, medición de nivel y medición de flujo. Se puede usar instrumentos de presión para la medición directa de la presión, para medir la presión de manera inferida, para obtener flujos inferidos de la presión diferencial, conmutadores de presión y calibradores de presión.




6.7.4.2 Transmisores de presión y de presión diferencial

Para aplicaciones en medición de presión de líquidos, gases y vapor.. Los transmisores de presión diferencial usados para medición de flujo deben ser provistos con la posibilidad de extracción de la raíz cuadrada integral (salida proporcional a la raíz cuadrada de la presión diferencial de entrada). Estos transmisores pueden ser usados para medir líquidos sucios o químicos corrosivos si se instala un sello de químicos o anillo de aislamiento. La instalación típica de los transmisores de presión debe incluir un manifold de tres válvulas, y para presión diferencial, un manifold de cinco válvulas. 6.7.4.3 Sellos anulares

Las unidades deben consistir de un dispositivo anular lleno de fluido que mida la presión alrededor de toda la circunferencia del tubo. La localización y la instalación de los sellos anulares debe ser una función del dimensionado de tubo del proceso, tal como sigue: 

Para tubos de proceso de 4 pulgadas o menos, el sello anular debe ser montado en línea con el tubo de proceso.



Para tubos de proceso por encima de 4 pulgadas, el sello anular puede montarse fuera de línea del proceso principal.

6.7.4.4 Sellos de diafragma

Las unidades deben ser de montaje en línea, entre dos bridas, con un límite de presión de acuerdo a la clasificación de la brida, con aceite de silicona como fluido de detección. 6.7.4.5 Indicadores de presión

Las unidades podrán ser actuadas por tubo Bourdon para rangos por encima de 10 psig y de fuelles de lectura directa para rangos por debajo de 10 psig; deben contener una válvula de cierre de proceso. Se podrán requerir escalas especiales y/o calibración, si el estándar del fabricante no es apropiado para la aplicación. 6.7.4.6 Interruptores de presión

Deben ser actuados por diafragma, herméticamente sellado, con reseteo automático.

6.7.5 Medición de temperatura 6.7.5.1 General

Para aplicaciones en líquidos o gases, equipos de enfriamiento, bobinado y rodamientos de motores y calderas. Se deben usar termopozos (thermowells) en todos los elementos de temperatura. 6.7.5.2 Transmisores de Temperatura:

Las unidades deben ser RTD de tres o cuatro hilos con transmisores inteligentes compatibles con el sensor. Se prefiere el uso de elementos de platino de 100 ohms. 6.7.5.3 Interruptores de Temperatura:

Las unidades deben tener elementos de bulbo de presión de vapor para sensar la temperatura, reseteo automático y conmutador de acción rápida.




6.7.5.4 Indicadores de Temperatura:

Las unidades deben ser con elemento sensor lleno de gas o de líquido.

6.7.6 Instrumentación analítica 6.7.6.1 Analizador y transmisor de turbidez

Se deberán usar turbidímetros de rango bajo, basados en microprocesador, de flujo continuo. El principio de operación debe ser la medición por detección de la dispersión de luz. La unidad completa debe contener el sensor, el transmisor del mismo fabricante, cable y caja de conexiones. 6.7.6.2 Sensor y transmisor del oxígeno disuelto:

La unidad debe medir el oxígeno disuelto de las aguas residuales. La tecnología podrá ser tecnología de luminiscencia excitada con pulsos de luz azul o el principio de desactivación de la fluorescencia. La unidad completa debe contener el sensor, el transmisor del mismo fabricante, cable y caja de conexiones. 6.7.6.3 Analizador y transmisor de pH:

La unidad debe ser tipo electrodo de membrana de vidrio plano o recubierto, sensible al pH. Debe tener compensación integrada de temperatura, y un rango 0 a 14. La unidad completa debe contener el sensor, el transmisor del mismo fabricante, cable y caja de conexiones. 6.7.6.4 Detección de Gases

El sistema debe contar con los medios necesarios para alertar de niveles peligrosos de gases en las áreas que estén monitoreadas. Los medidores/detectores utilizados deben contar con indicación local. 6.7.6.4.1

Gases combustibles

Se deben proporcionar detectores de gases combustibles de acuerdo con la NFPA 820. Cada área debe ser analizada y de acuerdo con los tipos de gases que puedan estar presentes se debe seleccionar su ubicación y altura de instalación apropiadas. La detección de gases debe ser tratada como una alarma crítica y ésta debe ser conectada a un anunciador de alarma local y debe tener interfaz con el SMCP. 6.7.6.4.2

Gases tóxicos

Se debe proporcionar detección de gases tóxicos en áreas expuestas a éstos. Además, se deben instalar alarmas en las entradas a dichas áreas, y estas alarmas deben ser retransmitidas al controlador más cercano.

6.8 Numeración de lazos e instrumentos Las numeraciones aquí escritas deberán ser usadas para identificar instrumentos dentro de los planos de I&C. Ninguna de estas etiquetas podrá tener duplicados. Con base en la flexibilidad ofrecida para la codificación de equipos, instrumentos y lazos de control, por la norma ISA 5.1, en su capítulo 4, el etiquetado de los instrumentos de la PTAR Canoas, obedecerá al siguiente formato:




EEEEPP-LLLLS, dónde: EEEE



Identificador de 1 a 4 letras que corresponde a al código de identificación ISA (según la Tabla 6-2) para la instrumentación.

PP



Representación numérica de la unidad de proceso con dos (2) dígitos (de 00 hasta 99), de acuerdo a la Tabla 6-3, y corresponde a la primera parte del número de lazo.

LLLL



Segunda parte del número de lazo compuesta de cuatro (4) dígitos (0010-9999).

S



Sufijo opcional de una (1) letra (A, B, C…)

EEEE –Identificación de instrumentación acuerdo a las normas ISA El etiquetado de instrumentos seguirá los estándares ISA como se muestra en la Tabla 6-2. Tabla 6-2 Identificación de instrumentos de acuerdo a ISA Primer letras Letras siguientes Columna 1 Columna 2 Columna 3 Variable Modificador de Función de lectura o medida o de variable pasiva inicio A B C

Análisis Quemador o combustión Conductividad

D

Densidad

E

Voltaje

F

Flujo, caudal

G H I J

Medidor Manual Corriente Potencia

K

Tiempo

L

Nivel

M

Humedad

N O P Q

Libre Libre Presión Cantidad

R

Radiación

S

Velocidad o frecuencia

T

Temperatura

U

Multivariable Vibración, Análisis

V

Columna 4

Columna 5

Función de salida o activa

Modificador de función

Libre

Libre

Control

Cerrado

Alarma Libre Diferencia, diferencial

Desviación Sensor, elemento primario

Razón, fracción, relación Vidrio, medidor, visor Alto Indicador Escaneo Tasa de cambio de tiempo

Estación de control Luz (piloto)

Libre Orificio, restricción Punto de prueba Integrar, totalizar Integrar, totalizar

Libre

Encendido ó en funcionamiento

Registrar o imprimir Seguridad

Multifunción

Bajo Medio, intermedio Libre Abierto

Interruptor, conmutador Transmisión ó transmisor Multifunción Válvula, damper, persiana

Parar o apagar




Primer letras Columna 1 Variable medida o de inicio Mecánico

Columna 2

Letras siguientes Columna 3

Columna 4

Columna 5

Modificador de variable

Función de lectura o pasiva

Función de salida o activa

Modificador de función

No clasificado

No clasificado

W

Peso o fuerza

X

No clasificado

Eje X

Y

Evento, estado, presencia

Eje Y

Dispositivos auxiliares

Z

Posición, dimensión

Eje Z, sistema de seguridad instrumentado

Controlador, actuador, no clasificado, elemento final de control

Pozo, sonda Dispositivos, accesorios, no clasificado

PP – Número de unidad de proceso y primera parte del número de lazo De acuerdo con la norma ISA 5.1, en su numeral 4.1.2, “Los números de lazo podrán incluir información codificada, tal como la designación de áreas de la planta. Es posible apartar series de números específicas para designar funciones específicas...”. Lo anterior ofrece flexibilidad en cuanto a cómo se pueden desarrollar los números de lazo teniendo en cuenta las áreas de proceso. Teniendo en cuenta lo anterior, la numeración de las unidades de proceso se hará de forma consecutiva desde 00 hasta 99, identificando con estos dos dígitos el tipo de unidad. La Tabla 6-3 muestra la numeración para las unidades de proceso de este proyecto. Tabla 6-3 Numeración de unidades de proceso de la PTAR Canoas Unidades de proceso para P&IDs Área de Proceso Número Áreas Misceláneas 00 Estación Elevadora EEARC

Cribado y desarenación Mezcla rápida Sedimentación primaria Espesamiento y cribado de lodos y natas Sistema de hidrólisis térmica Digestores anaeróbicos Sistema de tratamiento de biogás y cogeneración Deshidratación Sistema de control de olores Lodos activados (Fase 2 y Fase 3) Sedimentación secundaria (Fase 2) Cloración (Fase 2) Espesamiento de lodos secundarios (Fase 2)

01

02 03 04

 Rejas

medias, rejas finas, desarenadores, clasificadores e hidrociclones.  Cámaras de mezcla rápida y CADICA  Sedimentadores primarios

05

 Hidrociclones, clasificadores, espesadores y cribado de lodos

06

 Pre-deshidratación y

y natas

trenes de hidrólisis térmica

07 08

 Sistema

de tratamiento de biogás y sistema de cogeneración

09 10

 Incluye todos los sistemas de control de olores de la

planta

11 12 13 14




LLLL – Segunda parte del número de lazo La norma ISA 5.1, en su parágrafo 4.3.2 establece que “La numeración de lazos podrá ser de forma paralela o serial. La numeración paralela implica el inicio de una nueva secuencia numérica por cada nueva letra, por ejemplo, TIC-100, FRC-100, LIC-100, AI-100, etc. La numeración serial implica el uso de una sola secuencia de números para un proyecto o para porciones grandes del proyecto, sin importar la letra de identificación de lazo, por ejemplo, TIC-100, FRC-101, LIC-102, AI-103, etc.” A pesar de que no existe un procedimiento estricto para este tipo de numeración, se ha tenido cuidado con el incremento lógico de ésta, y además se dejarán espacios para futuras expansiones. De manera general, la segunda parte de la numeración de lazos está codificada de tal manera que se puedan identificar sub-áreas de proceso dentro de las áreas definidas en la Tabla 6-3. De esta manera, los primeros dos dígitos (LLLL) comenzarán por 01 y se incrementarán a lo largo de las unidades de proceso del mismo tipo (sub-área de proceso). Por ejemplo: 

De acuerdo con la Tabla 6-3, al área de proceso de “Sedimentación primaria” se le asignó el código 04, y dentro de esta área se tienen dieciséis (16) sedimentadores primarios. Entonces, para los lazos del área del sedimentador primario No.3, el código comenzará por 04 (área de proceso), y le seguirán cuatro (4) dígitos más, de los cuales los dos primeros serán 03 (área de sedimentador primario No.3). De esta manera, los lazos de control para el área del sedimentador primario No.3 tendrán un rango desde 04-0300 hasta 04-0399.

El código 00 será reservado para lazos comunes a las unidades de procesos o áreas generales dentro del área de proceso, es decir que, para el caso anterior (Sedimentación primaria), el rango de lazos comunes a varios, o todos los sedimentadores primarios, estará entre 04-0000 hasta 04-0099. Los siguientes dos dígitos (LLLL) serán consecutivos para los lazos de control de cada unidad de proceso (de 00 a 99). S – Sufijo Opcional Se usa cuando existen múltiples equipos o instrumentos del mismo tipo, dentro del mismo lazo de control. Esto generalmente ocurre para interruptores manuales. Por ejemplo: No. de lazo En el panel de control para la bomba de extracción de lodos del sedimentador primario - Interruptor LOR: HS - 05 - 03 10 A No. 3 (área de proceso 04, sedimentador primario - Interruptor SS : HS - 05 - 03 10 B No. 03), se tienen dos interruptores manuales (HS), uno para Local/Apagado/Remoto (LOR) y otro para Arrancar/Parar (SS), y pertenecen al Identificador de Instrumento mismo lazo de control. Dado que los dos Área de proceso elementos son del mismo tipo y pertenecen a la Sub-área de proceso misma área de proceso y al mismo sedimentador, su etiqueta será la misma, y se diferenciarán por Consecutivo de lazo el sufijo opcional, tal como lo muestra el esquema Sufijo opcional a continuación al costado derecho:




Codificación de lazos De acuerdo con lo descrito anteriormente, a continuación, en la Tabla 6-5, Tabla 6-6 y Tabla 6-7, se presenta el esquema de codificación de lazos propuesto, el cual incluye las áreas de proceso de la Tabla 6-3, y muestra los rangos para cada área y sub-áreas de proceso. Las convenciones de la Tabla 64, corresponden a los colores de las Tablas 6-4, 6-5 y 6-6. Tabla 6-4 Convenciones CONVENCIONES Indefinido Título área Fase I Título sub-área Fase I Sub-área Fase I Sub-área Fase II o III Área Fase II o III Tabla 6-5 Esquema de codificación de lazos (Parte 1) Unidades de proceso para P&IDs Área de Proceso Áreas Misceláneas HVAC Subestación eléctrica Recuperación de energía Área miscelánea No. 5 Área miscelánea No. 6 Área miscelánea No. 7 Estación Elevadora - EEARC Cribado y desarenación Canales de rejas medianas Canal de reja mediana No. 1 Canal de reja mediana No. 2 Canal de reja mediana No. 3

Número 00 00 00 00 00 00 00 01 02 02 02 02 02

Canal de reja mediana No. 12 Canales de rejas finas Canal de reja fina No. 1 Canal de reja fina No. 2 Canal de reja fina No. 3

Canal de reja fina No. 12 Desarenación aireada Zona de desarenación aireada No. 1 Zona de desarenación aireada No. 2 Zona de desarenación aireada No. 3

Rango del número de lazo Desde Hasta 0010 0099 0100 0199 0200 0299 0400 0499 0500 0599 0600 0699 0700 0799 0010 0099

Número de lazo completo Desde 00-0010 00-0100 00-0200 00-0400 00-0500 00-0600 00-0700 01-0010

Hasta 00-0099 00-0199 00-0299 00-0499 00-0599 00-0699 00-0799 01-0099

0010 0100 0200 0300

0099 0199 0299 0399

02-0010 02-0100 02-0200 02-0300

02-0099 02-0199 02-0299 02-0399

02 02 02 02 02

1200 2010 2100 2200 2300

1299 2099 2199 2299 2399

02-1200 02-2010 02-2100 02-2200 02-2300

02-1299 02-2099 02-2199 02-2299 02-2399

02 02 02 02 02

3200 4010 4100 4200 4300

3299 4099 4199 4299 4399

02-3200 02-4010 02-4100 02-4200 02-4300

02-3299 02-4099 02-4199 02-4299 02-4399




Zona de desarenación aireada No. 24 Hidrociclones de pretratamiento Zona de hidrocilón pretratamiento No. 1 y 2 Zona de hidrocilón pretratamiento No. 3 y 4 Zona de hidrocilón pretratamiento No. 5 y 6 Zona de hidrocilón pretratamiento No. 7 y 8 Zona de hidrocilón pretratamiento No. 9 y 10 Zona de hidrocilón pretratamiento No. 11 y 12

02 02 02 02 02 02 02 02

6400 8010 8100 8200 8300 8400 8500 8600

6499 8099 8199 8299 8399 8499 8599 8699

02-6400 02-8010 02-8100 02-8200 02-8300 02-8400 02-8500 02-8600

02-6499 02-8099 02-8199 02-8299 02-8399 02-8499 02-8599 02-8699

Tabla 6-6 Esquema de codificación de lazos (Parte 2) Unidades de proceso para P&IDs

Rango del número de lazo Desde Hasta 0010 0099 0100 0199 0200 0299 0300 0399 0400 0499 0010 0099 0100 0199 0200 0299 0300 0399

Número de lazo completo Desde Hasta 03-0010 03-0099 03-0100 03-0199 03-0200 03-0299 03-0300 03-0399 03-0400 03-0499 04-0010 04-0099 04-0100 04-0199 04-0200 04-0299 04-0300 04-0399

Área de Proceso Mezcla rápida Cámara de mezcla rápida No. 1 Cámara de mezcla rápida No. 2 Cámara de mezcla rápida No. 3 Cámara de mezcla rápida No. 4 Sedimentación primaria Área de sedimentador primario No. 1 Área de sedimentador primario No. 2 Área de sedimentador primario No. 3

Número 03 03 03 03 03 04 04 04 04

Área de sedimentador primario No. 16 Espesamiento y cribado de lodos Hidrociclones de lodos Zona de hidrocilón de lodos No. 1 y 2 Zona de hidrocilón de lodos No. 3 y 4 Zona de hidrocilón de lodos No. 5 y 6

04 05 05 05 05 05

1600

1699

04-1600

04-1699

0010 0100 0200 0300

0099 0199 0299 0399

05-0010 05-0100 05-0200 05-0300

05-0099 05-0199 05-0299 05-0399

Zona de hidrocilón de lodos No. 15 y 16 Espesadores por gravedad Zona de espesador por gravedad No. 1 Zona de espesador por gravedad No. 2 Zona de espesador por gravedad No. 3 Zona de espesador por gravedad No. 4 Zona de espesador por gravedad No. 5 Zona de espesador por gravedad No. 6 Zona de espesador por gravedad No. 7 Zona de espesador por gravedad No. 8 Cribado de lodos y natas Zona de cribado de lodos No. 1 Zona de cribado de lodos No. 2

05 05 05 05 05 05 05 05 05 05 05 05 05

0800 2010 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800 4010 4100 4200

0899 2099 2199 2299 2399 2499 2599 2699 2799 2899 4099 4199 4299

05-0800 05-2010 05-2100 05-2200 05-2300 05-2400 05-2500 05-2600 05-2700 05-2800 05-4010 05-4100 05-4200

05-0899 05-2099 05-2199 05-2299 05-2399 05-2499 05-2599 05-2699 05-2799 05-2899 05-4099 05-4199 05-4299




Unidades de proceso para P&IDs Área de Proceso Zona de cribado de lodos No. 3 Zona de cribado de lodos No. 4 Zona de cribado de lodos No. 5 Zona de cribado de lodos No. 6 Zona de cribado de natas No. 1 Zona de cribado de natas No. 2

Número 05 05 05 05 05 05

Rango del número de lazo Desde Hasta 4300 4399 4400 4499 4500 4599 4600 4699 5100 5199 5200 5299

Número de lazo completo Desde Hasta 05-4300 05-4399 05-4400 05-4499 05-4500 05-4599 05-4600 05-4699 05-5100 05-5199 05-5200 05-5299

Tabla 6-7 Esquema de codificación de lazos (Parte 3) Unidades de proceso para P&IDs

Rango del número de lazo

Área de Proceso Sistema de hidrólisis térmica Predeshidratación Sistema de hidrólisis térmica Tren de hidrólisis térmica No.1 Tren de hidrólisis térmica No.2 Tren de hidrólisis térmica No.3 Tren de hidrólisis térmica No.4 Tren de hidrólisis térmica No.5 Digestores anaeróbicos Deshidratador No. 1 Digestor No. 1 Digestor No. 2 Digestor No. 3 Digestor No. 4 Digestor No. 5 Digestor No. 6 Digestor No. 7 Digestor No. 8 Sistema de tratamiento de biogás y cogeneración Sistema tratamiento de biogás Sistema tratamiento de cogeneración Deshidratación Deshidratador No. 2 Deshidratador No. 3

Número 06 06 06 06 06 06 06 06 07 07 07 07 07 07 07 07 07 07

Deshidratador No. 12 Deshidratador No. 13 Deshidratador No. 14 Deshidratador No. 15 Deshidratador No. 16 Sistema de control de olores Control de olores - Canales de rejas Control de olores - Desarenación aireada Control de olores - Sedimentadores primarios

Número de lazo completo Desde Hasta

Desde

Hasta

0010 6010 6100 6200 6300 6400 6500 0010 0100 0100 0200 0300 0400 0500 0600 0700 0800

0099 6099 6199 6299 6399 6499 6599 0099 0199 0199 0299 0399 0499 0599 0699 0799 0899

06-0010 06-6010 06-6100 06-6200 06-6300 06-6400 06-6500 07-0010 07-0100 07-0100 07-0200 07-0300 07-0400 07-0500 07-0600 07-0700 07-0800

06-0099 06-6099 06-6199 06-6299 06-6399 06-6499 06-6599 07-0099 07-0199 07-0199 07-0299 07-0399 07-0499 07-0599 07-0699 07-0799 07-0899

08 08 09 09 09

0010 2010 0010 0200 0300

0099 2099 0099 0299 0399

08-0010 08-2010 08-0010 09-0200 09-0300

08-0099 08-2099 08-0099 09-0299 09-0399

09 09 09 09 09 10 10 10 10

1200 1300 1400 1500 1600 0010 0100 0200 0300

1299 1399 1499 1599 1699 0099 0199 0299 0399

09-1200 09-1300 09-1400 09-1500 09-1600 10-0010 10-0100 10-0200 10-0300

09-1299 09-1399 09-1499 09-1599 09-1699 10-0099 10-0199 10-0299 10-0399

08




Unidades de proceso para P&IDs Área de Proceso Control de olores - Espesadores por gravedad Control de olores - Deshidratación Lodos activados (Fase 2 y Fase 3) Sedimentación secundaria (Fase 2) Cloración (Fase 2) Espesamiento de lodos secundarios (Fase 2)

Rango del número de lazo Número 10 10 11 12 13 14

Desde 0400 0500 0010 0010 0010 0010

Hasta 0499 0599 0099 0099 0099 0099

Número de lazo completo Desde Hasta 10-0400 10-0499 10-0500 10-0599 11-0010 11-0099 12-0010 12-0099 13-0010 13-0099 14-0010 14-0099



Sección 7 Arquitectura Esta sección define los criterios de diseño arquitectónico, urbanístico y paisajístico para el diseño de detalle de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Canoas (PTAR Canoas), tomando como criterio básico y herramienta de diseño el cumplimiento de las especificaciones, leyes, reglamentos y códigos vigentes aplicables al proyecto, nacionales e internacionales, siguiendo las directrices y filosofía que al respecto tiene el Acueducto de Bogotá.

7.1 Alcance El alcance del proyecto comprende el desarrollo de soluciones especializadas al habitat, entorno y operación de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Canoas (PTAR Canoas). Se cubre el diseño y la conceptualización de la arquitectura detallada de los diferentes edificios, vías internas y externas, señalización de las vías, parqueaderos, contexto inmediato de cada estructura, cerramiento general de la planta, porterías, jardines, arborización, zonas blandas y zonas duras, senderos peatonales, y en especial, diseñar un lenguaje arquitectónico propio, y coherente con el objeto del proyecto.

7.1.1 Objetivos El presente documento de criterios de diseño tiene los siguientes objetivos: 

Proveer una guía de diseño arquitectónico funcional, práctica, eficiente, sostenible, con énfasis en larga vida y bajo mantenimiento, dinámica, amable con el usuario y estéticamente atractiva, para ser implementada al proyecto, sujeta a revisión y comentarios del cliente, directivas del proyecto, agencias regulatorias y supervisores técnicos.



El diseño arquitectónico tiene como objetivo identificar, definir y aplicar los criterios de diseño determinantes para el desarrollo del diseño de detalle arquitectónico, urbanístico y paisajístico de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Canoas (PTAR Canoas).



Proveer una guía de diseño arquitectónico de detalle para Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Canoas (PTAR Canoas) amigable con el entorno, responsable, a la vanguardia, y financieramente viable en cuanto a su construcción, operación y mantenimiento.



Proporcionar una base de diseño arquitectónico que estimule la cultura ambiental, y fomente el uso eficiente de los recursos naturales, permitiendo con esto la apropiación de las tecnologías de ahorro y generando conciencia ambiental y sensibilizando a los habitantes y visitantes de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Canoas (PTAR Canoas).



Promover uniformidad de conceptos, sistemas y detalles apropiados entre el personal de diseño, los departamentos de diseño y asesores del proyecto.



Proporcionar a la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Canoas (PTAR Canoas), un lenguaje arquitectónico propio y coherente con el objeto del proyecto.



Sección 7 Arquitectura 

7.1.2 Uso Los criterios presentes en este documento han sido desarrollados para ser implementados exclusivamente por arquitectos, ingenieros, diseñadores, especialistas y delineantes, con experiencia en el campo del diseño arquitectónico, que estén ejecutando el trabajo bajo la supervisión de un arquitecto profesional, que este facultado bajo la ley para firmar los planos de diseño arquitectónico. Aunque la información contenida en este documento pretende proveer una base de criterios y procedimientos de diseño, puede que no sea aplicable a todas las situaciones y condiciones. Un amplio entendimiento sobre el desarrollo y limitaciones de estos criterios de diseño es requerido por parte de cada usuario, para juzgar cuando su uso no es apropiado traer, y tales circunstancias a la atención del personal encargado de supervisar el diseño Arquitectónico. Ciertas provisiones de este documento solo podrán ser implementadas con aprobación. Adicionalmente, es posible que se requiera realizar cambios en este documento debido a cambios en el alcance del proyecto, las condiciones existentes, los requerimientos del cliente, códigos vigentes de construcción y prácticas de construcción predominantes. Donde se requiera aprobación, como lo indica este documento, o para cambios del mismo, esta aprobación debe ser obtenida por parte del equipo que supervisa el diseño arquitectónico.

7.2 Descripción de las estructuras 7.2.1 Estructuras ambientales Las estructuras ambientales se definen como aquellas estructuras que tienen como función la conducción, almacenamiento y tratamiento de aguas potables y residuales, o de otros líquidos afines y materiales no peligrosos como desechos sólidos, así como también estructuras secundarias de contención de materiales peligrosos (inflamables, corrosivos, reactivos o tóxicos). Dentro de este grupo se incluyen estructuras auxiliares de presas, vertederos y canales. Las estructuras de este tipo tendrán una intervención arquitectónica de bajo impacto, puesto que las características espaciales de las mismas están condicionadas y definidas por aspectos hidráulicos, estructurales y mecánicos que hacen parte del diseño de procesos de la planta. En la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Canoas (PTAR Canoas), la mayoría de estructuras presentes en el proyecto, se clasifica dentro de este grupo de estructuras, tal como lo son: tanques de almacenamiento, cámaras de distribución de caudales, desarenadores, sedimentadores, espesadores, digestores conducciones y demás estructuras que conforman el proceso de tratamiento del agua. Las estructuras de ingeniería ambiental, en comparación con las estructuras clasificadas como edificaciones, las cuales se caracterizan por su uso primordial como la habitación u ocupación por seres humanos, por lo tanto están sometidas a criterios de diseño arquitectónico enfocados a la permanencia de personal.

7.2.2 Edificio de procesos Los edificios de procesos corresponden a estructuras que albergan y soportan los equipos encargados de realizar procesos específicos. Por lo cual las características de su desarrollo espacial, al igual que las estructuras ambientales están condicionadas a aspectos técnicos específicos, relacionados con el tratamiento del agua residual.




El diseño arquitectónico para estas estructuras busca garantizar su funcionalidad, el cumplimiento en el aspecto normativo y antropométrico, entregando instalaciones seguras y ajustadas al lenguaje arquitectónico diseñado para la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Canoas (PTAR Canoas). Se relacionan a continuación algunos de los edificios de procesos: 

Edificio de pre tratamiento



Edificio de desarenado de lodos



Edificio de digestores



Edificio de deshidratación



Edificio de cogeneración y cuartos de bombas

7.2.3 Edificios administrativos Los edificios administrativos están destinados a ser ocupados por seres humanos, y en ningún momento albergará procesos relacionados con el tratamiento de las aguas residuales o sustancias afines, su uso se caracteriza por estar enfocado a llevar los procesos de administración, operación y mantenimiento de la planta. Estas edificaciones corresponden al edificio administrativo, laboratorio, edificio de mantenimiento y operaciones, casino y las porterías.

7.3 Códigos y estándares de referencia 7.3.1 Códigos de diseño Los códigos que gobiernan el diseño arquitectónico del proyecto son los que se presenta a continuación: 

Normas técnicas ISO



Normas Técnicas Colombianas



NTC 4139 – Accesibilidad de las personas al medio físico.



NTC 6047 - Accesibilidad de las personas al medio físico. Espacios de servicio al ciudadano.



NTC 4695 - Señalización para tránsito peatonal en el espacio público.



NTC-ISO/IEC 17025 – Requisitos generales para la competencia de los laboratorios de ensayo.



NTC 4595 – Acústica arquitectónica aplicada



Cartilla del espacio público.



Reglamento Colombiano de Construcción Sismo resistente NSR-10



National Fire Protection Code Safety Association - Life (NFPA 101)



UNE 41500:2001 IN, Accesibilidad en la edificación y el urbanismo. Criterios generales de diseño.






Manual de diseño geométrico de carreteras INV-2008



Manual de silvicultura urbana para Bogotá.

Cuando las provisiones contenidas o referenciadas en este documento difieran por las contenidas en los códigos que gobiernan el diseño, el diseño se realizara de forma acorde con la provisión más rigurosa.

7.4 Requerimientos generales de diseño 7.4.1 Requerimientos de diseño Naturales Dentro de los requerimientos de diseño arquitectónicos naturales aplicados al desarrollo de la arquitectura de detalle para la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Canoas (PTAR Canoas), se consideró que la misma debe establecer una relación respetuosa con su entorno, y consiente de los recursos naturales que la misma ofrece para hacer de este un proyecto sostenible y responsable. Para lo cual a continuación se relacionan los requerimientos de diseño naturales aplicados: 

Asolación



Ventilación



Iluminación



Impactos visuales del entorno



Impactos ambientales



Topografía



Fauna y flora del lugar

7.4.2 Requerimientos de diseño técnicos Dentro de los requerimientos de diseño técnicos aplicados al proyecto se consideró el desarrollo de: 

Diseños funcionales



Diseños dignos y seguros



Diseños sostenibles - énfasis en larga vida



Diseños ajustados a la normativa vigente aplicable



Diseños amables con el usuario



Diseños eficientes y dinámicos

7.5 Criterios y metodología de diseño 7.5.1 Criterios de diseño determinados por el entorno Los criterios y metodología de diseño arquitectónico empleados en los edificios administrativos, determinados por el entorno fueron los siguientes:






Determinantes del lugar: Dentro de los criterios de diseño arquitectónico se consideró que la disposición establecida para la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Canoas (PTAR Canoas) será en el terreno designado por El Acueducto de Bogotá, ubicado en la vereda Canoas del municipio de Soacha. Una vez definida la localización del proyecto, se dio inicio al estudio del lugar, al estudio de los aspectos naturales, espaciales y ambientales que serán determinantes en la implantación de los edificios y en la distribución de la planta. Teniendo en cuenta que CDM Smith – INGESAM busca poner a disposición del Acueducto de Bogotá, un diseño arquitectónico aplicado a la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Canoas (PTAR Canoas) sostenible, responsable, amigable con el entorno, eficiente, funcional, y financieramente viable en cuanto a su construcción, operación y mantenimiento.



Asolación: se orientó las fachadas largas de los edificios al oriente y occidente para aumentar la superficie expuesta al sol, y con esto alcanzar eficiencias energéticas asociadas a la iluminación y climatización.



Vientos dominantes: Se buscó dotar a las edificaciones con un sistema de ventilación natural cruzada. Mediante el cual se produzcan corrientes de aire de manera que el aire interior sea renovado por aire exterior, más frío, oxigenado y descontaminado. Entre las ventajas más relevantes del sistema natural se encuentra el cero % de consumo energético, evita costes de mantenimiento, y soluciona ruidos provocados por sistemas de ventilación forzada. El sistema de ventilación natural en referencia no sería implementado en el edificio de laboratorio debido a lo establecido en la Norma Técnica Colombiana NTC-ISO/IEC 17025, mediante la cual se establecen los requisitos generales para la competencia de los laboratorios de ensayo y calibración. La cual tiene como requisito implementar un sistema de ventilación mecánico exclusivo e independiente. Lo anterior con el objeto de evitar contaminación cruzada.



Elementos Visuales Determinantes del Paisaje: durante el proceso de implantación de los edificios con permanencia de personal, se desarrolló un estudio del entorno, con el objetivo de identificar los lugares que se podrían explotar visualmente, y los que por el contrario se deben proveer de elementos que funcionen como barreras visuales y ambientales. Determinando que los edificios de Administración/ Laboratorio, Casino y Mantenimiento deben ofrecer: Por el costado occidental, noroccidental y suroccidental: buena apertura visual, debido a la riqueza paisajística que ofrece el lugar mediante el contraste del cielo con un manto rocoso que logro vivir en armonía con una capa vegetal de baja densidad. Logrando con este conjunto de elementos relacionados tener al interior de las oficinas el ‘cuadro´ natural ideal para estimular la productividad, y un ambiente de trabajo sano y tranquilo. Por el costado Sur-Oriental: se identificó la necesidad de cerrar visualmente y físicamente los edificios de Administración y Casino, debido al detrimento en el paisaje natural ocasionado por el crecimiento espontáneo (no planificado) de la población residente sobre los cerros orientales. Y debido a la ubicación de algunas estructuras al interior de la planta destinadas para el tratamiento de Lodos, que pueden alcanzar una altura importante sin hacer mayores aportes estéticos a posibles visuales por dicho costado. Teniendo en cuenta además, que los usos de los edificios de administración y casino no son compatibles con los usos de las estructuras de tratamiento de lodos. Por el costado Norte y nororiental: se determinó dotar a los edificios en referencia, en especial al edificio de administración de una buena apertura visual sobre la Planta de Tratamiento de 7-5




Aguas Residuales Canoas (PTAR Canoas) y sobre las estructuras de cabecera de proceso, mediante ventanas y terrazas que puedan funcionar como miradores. Lo anterior en consideración a los requerimientos efectuados por el Acueducto de Bogotá. Reuniendo los resultados del análisis del entorno, los requerimientos del Acueducto de Bogotá, y las determinantes de las estructuras de la planta, se desarrolló un esquema de función que plantea la zonificación de los espacios al interior de los edificios, tomando como criterio de selección los usos y compatibilidad entre ellos, identificando los que requieren ser ubicados en lugares cerrados, los que requieren tener una visual agradable, los que requieren estar mejor ventilados y los que requieren tener control visual sobre la planta. Para luego desarrollar la distribución espacial ajustada a las determinantes del lugar, y respondiendo eficientemente a las necesidades de cada edificio. 

Eficiencia en el uso de energía y calidad ambiental: El diseño arquitectónico para los edificios destinados al personal administrativo, operativo, y de servicios tales como edificio de casino y casilleros, cuentan con un sistema de techos bioclimáticos (techos verdes), con el objeto de mitigar los rápidos cambios térmicos propios del lugar, es decir, funciona como un sistema de aislamiento térmico, disminuyendo con esto el uso de calefacción en las horas de la mañana, y el uso de aire acondicionado en las horas de la tarde, proporcionando estabilidad y confort térmico al interior de estas edificaciones, y funcionando como un sistema de ahorro energético. También con este sistema se busca mitigar el fenómeno de isla de calor que se produce en áreas desarrolladas como consecuencia de la sustitución del manto del terreno natural con pavimentos, edificios, calles y parqueaderos, lo que determina un aumento de la temperatura exterior, y un aumento en la polución del aire. Por lo anterior se considera aplicable el sistema de techos bioclimáticos a la planta, con el ánimo de conservar en una buena proporción las características de la superficie inicial del lugar a intervenir. En las estructuras de la planta que por aspectos técnicos no se pueda implementar el sistema en referencia de techos bioclimáticos, se contempló dar acabados con colores claros, sin generar destellos de luz que puedan afectar edificios contiguos con permanencia de personal. Asolación, en cuanto a iluminación se refiere, se concluyó que durante el día lo más razonable sería poder iluminar los espacios interiores aprovechando la luz solar como recurso natural, aumentando la productividad de los habitantes, y reduciendo futuras enfermedades de trabajo por iluminación deficiente, reduciendo también el impacto ambiental negativo que se causa por excesivo consumo eléctrico, por lo cual se consideró en el diseño arquitectónico el uso de elementos que permitan captar, controlar, dirigir y distribuir la luz natural para garantizar los niveles óptimos y homogéneos de iluminación dentro de los espacios, reduciendo con esto el uso de iluminación artificial durante el día. Sin llegar a generar polución o contaminación lumínica. Se consideró la disponibilidad de iluminación natural al momento de diseñar el sistema de iluminación artificial, disponiendo los circuitos paralelos a las ventanas de tal manera que solo enciendan las luminarias necesarias en las zonas donde es necesario apoyar con iluminación artificial. Se implementaran insumos ahorradores dentro de los cuales se encuentran los sistemas de automatización en las luminarias de las zonas comunes. Para los edificios destinados al personal administrativo, operativo, y de servicios se implementó la producción de energía proveniente de fuentes renovables o alternativas, mediante módulos 7-6




fotovoltaicos (Paneles Solares). Con el objeto de promover el uso y conocimiento de fuentes renovables de energía, sobre el personal de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Canoas (PTAR Canoas), y sobre la población infantil que pueda visitar la planta mediante salidas temáticas. Se busca también con este sistema disminuir la dependencia del suministro eléctrico centralizado. 

Conservación de Flora y Fauna: el diseño arquitectónico desarrollado para la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Canoas (PTAR Canoas), presto especial atención a minimizar en la medida de lo posible la intervención de las zonas verdes, y reemplazarlas por zonas duras, con el ánimo de preservar la calidad del habitad en cuestión, teniendo en cuenta que este tratamiento de preservación no será posible aplicar en los espacios exteriores reducidos, entre estructuras o edificios, debido al acceso limitado para efectos de mantenimiento. Por otra parte se aplicaron los lineamientos del Manual de Silvicultura Urbana para hacer la selección de las especies vegetales a plantar tanto al interior de la planta, como en las zonas exteriores ubicadas en el perímetro del cerramiento. Teniendo en cuenta un tratamiento paisajístico que no requiera grandes cantidades de agua o constante mantenimiento, aportando con esto una mejor calidad del aire, biodiversidad, alimento y refugio de especies, protección contra viento y mitigación de la contaminación. El diseño arquitectónico de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Canoas (PTAR Canoas), tuvo como objetivo de alta importancia hacer énfasis en la cultura ambiental, fomentar el uso eficiente de los recursos naturales, permitiendo con esto la apropiación de las tecnologías de ahorro y generando conciencia ambiental y sensibilizando a los habitantes y visitantes de la planta

7.5.2 Criterios técnicos de diseño Los criterios y metodología de diseño arquitectónico empleados en los edificios de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Canoas (PTAR Canoas), determinados por el aspecto técnico fueron los siguientes: 1. Desplazamientos y permanencia en el entorno urbano: el sistema de circulación peatonal entre los edificios deberá comprender las siguientes características: 

Fáciles de localizar



Continúas por tratarse de un sistema



Libres de obstáculos



Pisos firmes y antideslizantes, con dimensiones adecuadas



Señalización conductiva clara y precisa

2. Accesibilidad en los edificios: los accesos de los edificios deberán contar con los siguientes requisitos: 

Fáciles de identificar.



Que no exista diferencia de niveles, o bien que se absorban por medio de rampas.






Dimensionamiento acorde a las características antropométricas de las personas con discapacidad.



Señalización adecuada a los requerimientos de información y orientación

3. Desplazamientos y permanencia en el interior de los edificios: horizontales se deberá cumplir con los siguientes requisitos:

para desplazamientos



Incorporar señalización conductiva



Proporcionar facilidad para encontrar y seguir las circulaciones y accesos internos que se comuniquen con la entrada principal



Dimensionar adecuadamente las circulaciones y accesos que conectan los espacios internos.



Dimensionar correctamente los vanos para la instalación de puertas en base a las necesidades ergonométricas de las personas que utilizan medios artificiales para moverse.

4. Para desplazamientos verticales se deberá cumplir con los siguientes requisitos: 

Los elevadores deberán cumplir con las dimensiones mínimas que faciliten el uso de los mismos por persona con discapacidad.



Las escaleras deben ser seguras, bien dimensionadas, iluminadas y equipadas con pasamanos de seguridad, y elementos antideslizantes.



Las escaleras deberán cumplir con las dimensiones y características mínimas requeridas por la Norma Técnica Colombiana NTC 6047.



Las rampas deberán cumplir con las dimensiones y características mínimas requeridas por la Norma Técnica Colombiana NTC 6047.

5. Los espacios interiores deberán cumplir con los siguientes requisitos: 

Proporcionar espacios bien dimensionados, tomando en cuenta entre otros aspectos, los radios de giro de sillas de ruedas y la antropometría de personas con condición de discapacidad.



Ubicar mobiliario y equipo apropiado para un eficiente desarrollo de las actividades propias de cada espacio.



Dotar los espacios con iluminación y ventilación eficiente.



Garantizar la calidad ambiental interior de las edificaciones con permanencia de personal



Incorporar señalización conductiva e informativa.

7.6 Criterios de selección para materiales arquitectónicos Los criterios de selección para materiales arquitectónicos aplicados a la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Canoas (PTAR Canoas), se dieron teniendo en cuenta que en la actualidad el mercado pone a nuestra disposición una amplia oferta de productos, desarrollados para satisfacer la demanda creciente de calidad en los proyectos de construcción, que responden a los requisitos y




exigencias especificados en la ley de ordenación de la edificación. La elección de los materiales se realizó ponderando aptitudes y competencias, según el contexto concreto de la actuación, y analizando la idoneidad de uso de los productos de construcción, desde las perspectivas esperadas, la construcción, la conservación y la deconstrucción de los edificios, según los siguientes criterios: 

Criterios tecnológicos



Criterios económicos



Criterios sociales



Criterios medioambientales

7.6.1 Criterios tecnológicos La elección del material se realizó según su idoneidad en el elemento constructivo a emplear, en base a las características técnicas y prestaciones prescritas por la normativa estatal, las normas de buen uso, y por su repercusión en el funcionamiento global de edificio. Las características técnicas evaluadas en la selección, fueron las siguientes: 

Mecánicas, definidas por la NSR-10, se basa en la capacidad portante o la aptitud de un edificio para asegurar la estabilidad del conjunto y la resistencia necesaria durante un tiempo determinado, denominado periodo de servicio; a la aptitud de servicio, para asegurar el funcionamiento de la obra, el confort de los usuarios, y mantener el aspecto estético de los edificios.



Físicas, como, porosidad, absorción, densidad, dilatación térmica, impermeabilidad etc.



Químicas, con el objeto de asegurar que el producto seleccionado sea químicamente compatible con el ambiente, con otros materiales y con los sistemas de anclaje, determinando la durabilidad del material y del sistema constructivo.

Se consideró trabajar con tecnologías conocidas con el objeto de tener una puesta en marcha viable, eficiente, contar con disponibilidad tecnológica, de maquinaria y seguridad laboral por tratarse de sistemas constructivos conocidos. Los materiales seleccionados deben promover operaciones mínimas de mantenimiento durante la vida útil del producto, deben facilitar el ahorro y eficiencia energética, deben funcionar como barreras ambientales, visuales y acústicas, según se requiera. A continuación se mencionan algunos aspectos evaluados durante la selección de los materiales arquitectónicos a emplear en la construcción de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales Canoas (PTAR Canoas): 

Seguridad estructural



Salubridad



Protección frente a la contaminación auditiva



Ahorro de energía






Seguridad en caso de incendio



Seguridad de utilización



Durabilidad

7.6.2 Criterios económicos La selección desde criterios económicos se basó en los siguientes aspectos: 

Adecuada relación costo – beneficio – vida útil



Durabilidad y bajo coste de mantenimiento



Elementos o materiales que proporcionen un retorno de inversión.

7.6.3 Criterios sociales Teniendo en cuenta criterios sociales a la hora de elegir un producto de construcción, el primer argumento decisivo es la incidencia en la actividad cotidiana de las personas, que en salud y en confort sea positiva, desde que el producto se fabrica hasta que se recicla, tras la demolición del edificio. Se eligieron materiales capaces de responder a las exigencias establecidas en la normativa, pero que además no supongan un riesgo para la salud, no produzcan enfermedades o dolencias, e intervengan en la mejora de la calidad ambiental del interior de los edificios y entornos urbanos. La elección de los materiales y los sistemas constructivos estuvo muy condicionada por las tendencias arquitectónicas actuales.

7.6.4 Criterios medioambientales Para garantizar el desarrollo sostenible, preservando los recursos del medioambiente, es preciso consumir de forma responsable, produciendo y consumiendo productos ajustados a las necesidades básicas de las personas, prescribiendo en los edificios e infraestructuras productos para construir que durante todo su ciclo de vida pueda verificarse que: 

Se consumieron de manera eficiente los recursos no renovables durante su proceso de fabricación.



Se Reducen el uso de materias primas que provengan de fuentes no renovables.



Se Emplean productos en los que se minimice la energía requerida para su producción.



Fueron fabricados incorporando en los procesos las Mejores Técnicas Disponibles.



Fueron fabricados minimizando la producción de residuos.



Posean larga vida útil.



Que se convierta en residuo valorizable en la fase de deconstrucción.



Apéndice 1. Tipos de equipos La codificación de los equipos en la planta estará referida a la siguiente lista en la que se encuentran los tipos de equipos y sus abreviaturas para codificación. Tipo de equipo Agitador en cámara de mezcla rápida Agitador en tanque de almacenamiento de lodos espesados Banda transportadora para arenas Banda transportadora para lodos deshidratados Banda transportadora para residuos sólidos de cribado fino Banda transportadora para residuos sólidos de cribado medio Bomba de agua para control de espuma Bomba de alimentación a pre-deshidratación Bomba de dosificación de cloruro férrico Bomba de llenado de tanques de cloruro férrico Bomba de lodos centrifugados Bomba de lodos digeridos Bomba de lodos espesados Bomba de lodos pre-deshidratados Bomba de lodos primarios Bomba de mezclado en el digestor Bomba de retorno tratamiento preliminar Bomba del circuito de pre-deshidratación Bomba dosificadora de polímero Bomba lavado de cribado fino Bomba para arenas Bomba para drenajes en sedimentación primaria Bomba sumergible para natas Bomba sumergible para natas Bomba trituradora para natas Caldera Canal de recolección y transporte finos Centrífuga Ciclón para lavado/clasificación de arenas Ciclón para lavado/clasificación de lodos Compresor de gas Compuerta deslizante Compuerta tipo esclusa



Traducción al inglés

Abreviatura

Quick mixing chamber agitator

RMI

Thickened sludge tank agitator

TSA

Grit belt conveyor Dewatered sludge belt conveyor

GBC DSB

Fine screenings belt conveyor

FSB

Medium screenings belt conveyor

MSB

Scum control water pump Pre-dewatering feeding pump Ferric chloride dosing pump Ferric chloride tank feeding pump Centrifuged sludge pump Digested sludge pump Thickened sludge pump Pre-dewatered sludge pump Primary Sludge pump Digester mixing pump Pre-treatment sidestream pump Pre-dewatering loop pump Polymer dosing pump Fine screen wash water pump Grit pump Primary clarifier drain pump Scum submersible pump Scum submersible pump Scum chopper pump Boiler Fine screen conveying channel Centrifuge Grit washer/classifier cyclone Sludge washer/classifier cyclone Gas compressor Slide gate Sluice Gate

SWP PFP FDP FFP CSP DSP TSP PRP PSP DMP SDP PLP PDP WWP GP CDP SP SP SCP B FCC C GCY SCY GC SG SLG

Apéndice 1 Tipos de equipos 

Tipo de equipo Contenedor de arenas Contenedor de residuos sólidos de cribado Criba para lodos espesados Cuchara anfibia para extracción de sedimentos Digestor anaeróbico Equipo de izamiento para mantenimiento Filtro prensa de banda Horno-antorcha para biogás en exceso Intercambiador de calor Lavador-clasificador de arenas Lavador-clasificador de cribados finos Lavador-clasificador de lodos Motor-generador Paquete de generación de aire comprimido Puente barredor en espesador Reactor de hidrólisis térmica Reja de cribado fino Reja de cribado medio Sedimentador primario Sistema de limpieza de H2S para biogás Sistema de remoción de siloxanos Sistema de secado de gas Sistemas de humidificación Soplador de aire para desarenador Tanque de almacenamiento de cloruro férrico Tanque de almacenamiento de lodos digeridos Tanque de almacenamiento de lodos espesados Tanque de expansión de hidrólisis térmica Tanque despulpador de hidrólisis térmica Tolva de lodos deshidratados Tornillo sinfín para extracción de arenas Unidad de preparación de polímero Ventiladores de tiro forzado para sistema de control de olores



Traducción al inglés Grit disposal container Screenings disposal container Thickened sludge screen Amphibious Dual Scoop for sediment Anaerobic digestor Hoisting equipment for maintenance Belt filter press Excess bio-gas flare stack Heat exchanger Grit washer-clasiffier Fine screen washer-clasiffier Sludge wasther-clasiffier Motor Generator Compressed air generation package Sludge scraper Thermal hydrolisis reactor Fine bar screen Medium bar screen Primary clarifier H2S from bio-gas removing system Siloxane removing system Gas drying system Humidification system Aerated grit blower Ferric chloride storage tank Digested sludge storage tank Thickened sludge storage tank Thermo hydrolisis expansion tank Thermo hydrolisis pulper tank Dewatered sludge hopper Grit extraction screw conveyor Polymer preparation Unit Odor control fan

Abreviatura GDC SDC TSS ADS AD HEM BFP EGF HEX GWC FWC SWC MG CAP SS THR FS MS PC HRS SRS GDS HS GB FST DST TST THE THP DSH SC PPU OCF

Apéndice 2. Códigos de área A continuación se encuentra la lista de códigos de área, los cuales hacen parte de la codificación de equipos, de manera que al leer un P&ID o una etiqueta de un equipo, podrá identificarse rápidamente a qué proceso pertenece. Código de área 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10



Tipo de equipo reas Misceláneas Estación Elevadora de Aguas Crudas Cribado y desarenación Mezcla rápida Sedimentación primaria Espesamiento y cribado de lodos Sistema de hidrólisis térmica Sistema de tratamiento de biogás y cogeneración Digestores anaeróbicos Deshidratación Sistema de control de olores

Apéndice 3. Códigos de servicio o fluidos La codificación de tuberías incluye el tipo de servicio o fluido que se maneja a través de éstas. A continuación se encuentra el listado de los servicios con sus abreviaturas correspondientes: Servicio o fluido a conducir Agua cruda (Raw sewage) Agua cruda cribada (Screened raw sewage) Agua cruda desarenada (Degritted raw sewage) Agua de enfriamiento (Cooling water) Agua filtrada de prensa de banda (belt press filtrate) Agua no potable/efluente tratado y desinfectado (Non-potable water) Agua potable (Potable water) Agua protegida del sistema de agua potable (Protected from potable water system) Aguas sanitarias de planta (Plant sanitary sewer) Aire de aireación (aeration air) Aire fétido (Foul air) Desbordamiento del clasificador de arenas (Grit classifier overflow) Desvío o bypass Drenaje de aguas lluvias (Storm drain) Drenaje de tanque o planta (Tank/plant drain) Efluente del espesador (Thickener effluent) Efluente desinfectado (Disinfected effluent) Efluente final (Final effluent) Efluente secundario (Secondary effluent) Lechada de arena (Grit slurry) Licor mezclado (Mixed liquor) Lodo activado de retorno (Return activated sludge) Lodo activado residual (Wasted activated sludge) Lodo activado residual del espesador (Thickener waste activated sludge) Natas (Scum) Polímero diluído (Diluted polymer) Polímero puro (Neat polymer) Sólidos de cribado fino (Fine screening solids) Sólidos de cribado medio (Medium screening solids) Solución de cloro (Chlorine solution) Venteo/respiradero (Vent)



Abreviatura RS SRS DRS CW BFP NPW PW PPW SS AA FA GCO BYP SDR DR TEF DE FE SEF GS ML RAS WAS TWAS SC DP NP FSS MSS CL V

Apéndice 4. Códigos de materiales de tuberías A continuación se encuentra el listado de los materiales de tubería que se utilizarán en el proyecto Canoas y cuyas abreviaturas forman parte del esquema de codificación de tuberías. Material de la tubería Acero al carbono Acero al carbono con recubrimiento en cemento Acero al carbono galvanizado Acero fundido Acero fundido con recubrimiento en vidrio Acero fundido con recubrimiento plástico Acero inoxidable Acero negro (tubería agua negra) Acronitrilo-Butadieno-Estireno Aluminio Arcilla vitrificada Asbesto cemento Bronce Cloruro de polivinilo Cloruro de polivinilo clorado Cobre Fluoruro de polivinilideno Hierro dúctil Hierro dúctil con recubrimiento en vidrio Hierro negro Latón Manguera de caucho Manguera flexible Manguera metálica Plástico reforzado con fibra Polietileno de alta densidad Polipropileno Tubería cilíndrica de concreto reforzado Tubería de acero corrugada Tubería de teflón



Abreviatura CS CSCL GS CI CIGL CIPL SS BS ABS ALU VT ABC BR PVC CPVC CU PVDF DI DIGL BI B RH FH MH FRP HDPE PP RCC CSP TT

ingenieria-de-detalle-ptar-canoas.pdf

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