Diseño de Aducciones

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CÁTEDRA: SISTEMAS SISTEMAS DE ABA A BASTEC STECIMIENT IMIENTO O DE AGUA

SISTEMAS DE AB A B A STECIMIENTO DE AGUA A GUA Dis ise eño de Aduc Ad ucci cion one es (Tube ub erías) rías)

UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA - FACULTAD DE INGENIERIA

Profesor: Profesor: J osé Manuel Manuel Gómez Gómez

FACULTAD de INGENIERÍA

UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA - ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

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CÁTEDRA: SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA


Aducciones ¿Qué es una aducción? ¿Cuándo utilizamos las aducciones? ¿Cuál es la diferencia entre una aducción y una red de distribución? ¿Las aducciones siempre trabajaran a presión? ¿Qué elementos conseguimos en las aducciones? UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA - FACULTAD DE INGENIERIA

Profesor: J osé Manuel Gómez


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¿Qué es una aducción? Un sistema de aducción es aquel conjunto de elementos (tuberías, canales, túneles, válvulas, chimeneas, etc.) que hacen posible el transporte de agua desde el punto inicial (captación) hasta un punto final (embalse, tanque de almacenamiento, planta de tratamiento, o inclusive hasta el primer punto antes de la distribución de agua en la red entre otros).




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¿ Cuándo las utilizamos? Cuando necesitamos transportar un fluido (agua) de un punto a otro sin importar el desnivel energético que existe entre ellos.

¿Cuál es la diferencia entre una aducción y una red de distribución?




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¿Las aducciones siempre trabajaran a presión? Los sistemas de aducción pueden ser desarrollados de las siguientes maneras. 1. Por gravedad 2. Por bombeo 3. De manera mixta




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¿Qué elementos conseguimos en las aducciones? - Tuberías - Válvulas (de todo tipo) - Chimeneas - Ventosas - Bombas - Rompe cargas - Tanques - Canales





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DISEÑO DE ADUCCIONES Aducciones a Gravedad Consideramos dentro de esta clasificación las aducciones que conducen agua en sentido descendente aprovechando la diferencia de cota de la tubería.

Repaso de los Conceptos Hidráulicos Básicos Presión estática y piezométrica - Presión estática cuando no hay circulación del líquido -Presión dinámica o piezométrica cuando existe circulación. En conducciones a gravedad, ¿cuál de las dos presiones o altura es mayor?




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DISEÑO DE ADUCCIONES Repaso de los Conceptos Hidráulicos Básicos Parámetros básico para el diseño: Las tuberías a utilizar en las conducciones deberán estar dimensionadas en función del caudal a transportar y de la presión a soportar. El caudal establecerá el diámetro necesario.




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DISEÑO DE ADUCCIONES Repaso de los Conceptos Hidráulicos Básicos Pérdidas de carga por fricci ó n en las tuber ías Como condición general debe considerarse que: A- Los valores de rozamiento del agua con las paredes de la tubería son independientes de la propia presión del agua. B- En toda conducción, con diámetro interior constante, a igualdad de caudal corresponde una velocidad media del agua uniforme. C- Los factores principales que influyen en la pérdida de carga, para un mismo diámetro de tubería son: la velocidad de circulación del agua y el valor de rugosidad de las paredes interiores de la tubería.




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DISEÑO DE ADUCCIONES Repaso de los Conceptos Hidráulicos Básicos Pérdidas de carga por fricci ó n en las tuber ías Para conducciones con presión, la pérdida de carga se calcula mediante la formula general de Darcy-Weisbach:

h f

=

f

L v

2

D 2 g

=

8 fLQ 2 gD

5

π

2

Donde:

hf= Pérdida de carga debido a la fricción en m.c.a. L = Longitud del tramo de tubería en m. f= factor de fricción de Darcy- Weisbach v= Velocidad media en m/s g= Aceleración de la gravedad en m/s2 D= Diámetro interior de la tubería en m Q= caudal en m3/seg. UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA - FACULTAD DE INGENIERIA



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DISEÑO DE ADUCCIONES Repaso de los Conceptos Hidráulicos Básicos Pérdidas de carga por fricci ó n en las tuber ías Para el régimen laminar (R<2000):

Cuando las partículas de agua, durante su recorrido, correspondientes a distintos puntos de una sección de la tubería, son lineales y constantes, aunque decrecientes desde el eje hasta las paredes. En 1846, Poiseuille fue el primero en determinar matemáticamente el factor de fricción de Darcy- Weisbach para flujo laminar:

f

=

64 R

R =

VxD υ




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DISEÑO DE ADUCCIONES Repaso de los Conceptos Hidráulicos Básicos Pérdidas de carga por fricci ó n en las tuber ías Para el r égimen tu rbulento (R>4.000):

Los movimientos de la partículas no se mantienen lineales, produciendo componentes con dirección radial. También en este caso el conjunto de velocidades es decreciente desde el eje hasta las paredes.




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DISEÑO DE ADUCCIONES Repaso de los Conceptos Hidráulicos Básicos Pérdidas de carga por fricci ó n en las tuber ías Para el r égimen tu rbulento (R>4.000):

Una ecuación sencilla que permite obtener el coeficiente de fricción de manera directa (sin iteraciones) y con una precisión bastante aceptable es la se SwameeJain.

1 / √f = - 2 log [(ε / 3,71 D) + (2,51 / R √f )] Esta ecuación es válida para:

1 x10

−

6

ε

<

D

<

1x10

−

2

5.000 < R


<

1x10 8



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DISEÑO DE ADUCCIONES Repaso de los Conceptos Hidráulicos Básicos Pérdidas de carga por fricci ó n en las tuber ías En la siguiente tabla se muestran algunos valores de rugosidad absoluta para distintos materiales: RUGOSIDAD ABSOLUTA DE MATERIALES Material

ε (mm)

Material

ε (mm)

Plástico (PE, PVC)

0,0015

Fundición asfaltada

0,06-0,18

Poliéster reforzado con fibra de vidrio

0,01

Fundición

0,12-0,60

Tubos estirados de acero

0,0024

Acero comercial y soldado

0,03-0,09

Tubos de latón o cobre

0,0015

Hierro forjado

0,03-0,09

Fundición revestida de cemento

0,0024

Hierro galvanizado

0,06-0,24

Fundición con revestimiento bituminoso

0,0024

Madera

0,18-0,90

Fundición centrifugada

0,003

Hormigón

0,3-3,0




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DISEÑO DE ADUCCIONES Repaso de los Conceptos Hidráulicos Básicos Pérdidas de carga localizadas en las tuber ías Además de las pérdidas de carga por fricción, se producen otro tipo de pérdidas que se originan en puntos singulares de las tuberías (cambios de dirección, codos, juntas, piezas especiales, etc.) y que se deben a fenómenos de turbulencia. La suma de estas pérdidas de carga accidentales o localizadas más las pérdidas por fricción dan las pérdidas de carga totales.

2

h L

=

K L .

V

2.g




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DISEÑO DE ADUCCIONES Repaso de los Conceptos Hidráulicos Básicos Pérdidas de carga localizadas en las tuber ías Salvo casos excepcionales, las pérdidas de carga localizadas sólo se pueden determinar de forma experimental.



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DISEÑO DE ADUCCIONES Algunos Valores de K VALORES DEL COEFICIENTE K EN PÉRDIDAS SINGULARES Singularidad

K

Válvula esférica (totalmente abierta)

10

Válvula en ángulo recto (totalmente abierta)

5

Válvula de seguridad (totalmente abierta)

2,5

Válvula de retención (totalmente abierta)

2

Válvula de compuerta (totalmente abierta)

0,2

Válvula de compuerta (abierta 3/4)

1,15


5,6


24

Válvula de mariposa (totalmente abierta)

-

T por salida lateral

1,8

Codo a 90º de radio corto (con bridas)

0,9

Codo a 90º de radio normal (con bridas)

0,75

Codo a 90º de radio grande (con bridas)

0,6

Codo a 45º de radio corto (con bridas)

0,45

Codo a 45º de radio normal (con bridas)

0,4

Codo a 45º de radio grande (con bridas)

0,35




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DISEÑO DE ADUCCIONES Repaso de los Conceptos Hidráulicos Básicos Aducciones por Bombeo





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