LINEAS DE CONDUCCION
LINEAS DE CONDUCCION Se denominan obras de conducción a las estructuras que ranspor an e agua es e a cap ac n as a a p an a e trata atamiento o a un reservor vorio. •Conducciones a gravedad: Cuando existe un desnivel positivo entre el sitio de partida y el de llegada, tal que establezca una disponibilidad de energía razonable para garantizar condiciones económicas favorables. •Conducciones con bombeo: Requieren suministro externo de energía y dispositivos es ecia ciales con contra tra el ol e de ari ariete ete válv válvu ulas de aire ire vál válvula vulass de ur a •Conducciones •Conducciones mixtas: Realizan parte del recorrido por gravedad y parte por bombeo.
PRESIONES DE TRABAJO Este es uno de los parámetros más importantes a considerar espesor de esta y por ende la función costo. A mayor presión > Mayores espesores > Costos superiores • Hidrostáticas
Las pres ones pueden ser:
• Presiones ne ativas roducto de roturas, golpes de ariete, vaciados de tuberías, etc. • Cargas de agua sobre tubería.
Normas AWWA
Clase
Presión de trabajo en lbs/ ul ²
Equivalencia en metros de columna de a ua
100
100
70
150
150
105
200
200
140
250
250
175
350
350
245
1 lb/pulg² = 0,7 mca
Normas ISO
Clase 10 15 20 25
res n e trabajo en lbs/pulg² , 143 214,5 286 357,5
Equivalencia en me ros e columna de agua 100 150 200 250
DISEÑO DE LINEAS DE ADUCCION POR CRITERIOS DE DISEÑO: as u er as norma men e s guen e per e erreno y en ocas ones a topografía condiciona la implementación de sifones invertidos, túneles …. siendo las consideraciones económicas un factor para la selección de la mejor alternativa. Para el diseño se debe determinar: 1.- Carga disponible o diferencia de elevación .3.- Clase de tubería en función del material .5.- Diámetros de las tuberías .- s ruc uras comp emen ar as necesar as
DISEÑO DE LINEAS DE ADUCCION POR 1.- Carga disponible o diferencia de elevación: Es la diferencia de elevación entre la estructura de captación y el tanque o planta de tratamiento.
H = Cota OC – Cota TA
∆
. Se dimensiona para conducir el caudal máximo diario
Qmaxd = K1 * Qmd donde Qmd = Población * Dotación K1 = 125% .Ductil, PVC, PEAD, GRP
,
DISEÑO DE LINEAS DE ADUCCION POR . Clase de Tuberías en función de la presión Normas AWWA
Norma ISO
Clase
Presión de trabajo en lbs/ ul ²
Equivalencia en metros de columna de a ua
100
100
70
150
150
105
200
200
140
250
250
175
350
350
245
Presión de
Equivalencia en metros de
Clase 5
lbs/pulg² 71,5
agua 50
15
214,5
150
20
286
200
25
357,5
250
DISEÑO DE LINEAS DE ADUCCION POR SELECCIÓN DE LA CLASE DE TUBERIA
DISEÑO DE LINEAS DE ADUCCION POR 5.- Diámetros de las tuberías • Para la determinación de diámetros hay que tomar en cuenta las diferentes osibles soluciones. • La selección de diámetros más conveniente resulta para aquella combinación ue a roveche al máximo el desnivel existente, es decir, haciendo hf = ∆H. , diámetros comerciales y se determinan las longitudes de las tuberías para cada diámetro.
DISEÑO DE LINEAS DE ADUCCION POR 6.- Estructuras complementarias •Ventosas o válvulas de aire En una Línea de Conducción se puede acumular el aire en los , aumento de pérdida de carga y una disminución del caudal. La válvula de aire se instala para evitar esta acumulación. ubican en todos los puntos altos de la aducción para permitir la expulsión del aire acumulado. as ven osas au om cas cons an e un cuerpo vac o que contiene un flotador esférico y su funcionamiento consiste en que ese flotador asciende cuando existe presión de agua, cerrando automáticamente el orificio hacia el exterior. En cambio, si en la tubería hay aire, este no es capaz de levantar el flotador, pero permite el escape de aire, ue es ex ulsado al exterior.
DISEÑO DE LINEAS DE ADUCCION POR 6.- Estructuras complementarias •Ventosas o válvulas de aire Diámetro de ventosas en función de me ro e u er a Diámetro de Diámetro Diámetro ventosa de ventosa tubería manual automática Pulg 12" 4" 3/4" 14" 4" 3/4" 16" 6" 1" 18" 6" 1" 20" 6" 2" 24" 8" 2" " " "
Para diámetros menores de 12” pueden usarse ventosas automáticas e e me ro Ventosas automáticas
DISEÑO DE LINEAS DE ADUCCION POR 6.- Estructuras complementarias •Ventosas o válvulas de aire
Ventosa manual
DISEÑO DE LINEAS DE ADUCCION POR 6.- Estructuras complementarias • Purgas o válvulas de limpieza Los sedimentos acumulados en los puntos bajos de la Línea de , de flujo del agua, siendo necesario instalar válvulas de purga que permitan periódicamente la limpieza por tramos de la tubería. llave de paso. Diámetro tubería "
Diámetro de limpieza en unc n e me ro e tubería
Diámetro limpieza "
2 1/2"
2"
3"
2"
4"
2"
6"
4"
8"
4" o 6"
10"
6"
12"
6"
14"
6"
"
"
18"
6"
20"
8"
24"
8"
30"
10"
DISEÑO DE LINEAS DE ADUCCION POR 6.- Estructuras complementarias • Purgas o válvulas de limpieza
DISEÑO DE LINEAS DE ADUCCION POR 6.- Estructuras complementarias • Tanquillas Rompecarga Si se presenta bastante desnivel entre la captación y algunos presiones superiores a la presión máxima que puede soportar la tubería. Para minimizar este efecto se construye una cámara rompe-presión. . una tanquilla rompecarga disipa la energía y reduce la presión relativa a cero (presión atmosférica) evitando los daños en la tubería. uan o se sm nuye a pres n se requ eren u er as e una menor clase y se reduce el costo. Generalmente son tanquillas rectangulares divididas en dos cámaras, mediante un tabique a media altura sobre el cual se desborda el gasto de entrada, logrando disipar la energía con un colchón de agua.
DISEÑO DE LINEAS DE ADUCCION POR 6.- Estructuras complementarias • Tanquillas Rompecarga
DISEÑO DE LINEAS DE ADUCCION POR
DISEÑO DE LINEAS DE ADUCCION POR
DISEÑO DE LINEAS DE ADUCCION POR Ejercicio. Diseño de línea de aducción en función de las presiones que soportan las u er as seg n su c ase orma
DISEÑO DE LINEAS DE ADUCCION POR Ejercicio. Diseño de línea de aducción en función de las presiones que soportan las u er as seg n su c ase orma
DISEÑO DE LINEAS DE ADUCCION POR Ejercicio. Diseño de línea de aducción en función de las presiones que soportan las u er as seg n su c ase orma
Práctica. Diseñe la línea de aducción dada, en función de las presiones que soportan las tuberías según su clase (Norma AWWA). Se pueden colocar hasta 3 tanquillas .
DISEÑO DE LINEAS DE ADUCCION POR CRITERIOS DE DISEÑO: Diámetros de las tuberías • La selección de diámetros más conveniente resulta para aquella combinación que aproveche al máximo el desnivel existente, es decir, haciendo hf = ∆H.
Se escoge un diámetro teórico, comparándolo con 2 diferentes para cada diámetro.
DISEÑO DE LINEAS DE ADUCCION POR CRITERIOS DE DISEÑO: Diámetros de las tuberías Por la ecuación de Williams - Hazen hf = α * L * Q1.85 Donde α =
1,21957 x 1010 C1,85 * D4,87
C = Coeficiente de ru osidad
Coeficiente de rugosidad Material
C
D = diámetro de la tubería en mm
Acero
120
Hierro Fundido
120
L = longitud del tramo en m
Asbesto Cemento
140
, GRP
,
DISEÑO DE LINEAS DE ADUCCION POR CRITERIOS DE DISEÑO: Diámetros de las tuberías Diámetro teórico: [1.21957 * 10 10 * (L / ∆H) * (Q / C)1,85] 1/4,87 Se escogen dos diámetros comerciales: Ø 1 y Ø2 tal que Ø1 ≤ Øteorico ≤ Ø2 La
aplicación de la fórmula de Hazen – Williams permitirá obtener la combinación de diámetros expresándolo de la forma siguiente: hf = ∆H = α1 * L1 * Q1,85 + α2 * (Lt – L1) * Q1,85 Donde: α1 = coeficiente correspondiente a Ø 1 α2 = coeficiente correspondiente a Ø 2 L = longitud de la aducción Lt = longitud total de la aducción afectada un 10% para estimar érdidas or turbulencia L1 = distancia correspondiente al diámetro Ø 1 Q = Gasto de diseño
DISEÑO DE LINEAS DE ADUCCION POR CRITERIOS DE DISEÑO: Diámetros de las tuberías Despejando L1 se tiene: L1 =
∆H
- α2 * Lt * Q1,85
Q1,85 * (α – α ) L2 = L – L1 • Se deben che uear los untos intermedios críticos ara descartar que existan presiones negativas. ∆H tramo
> hf tramo
