lineas de conduccion abastecimientos de agua y ado

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“UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA”

FACULTAD DE INGENIERÍAESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL _______________________________________________________

TEMA : LÍNEA DE CONDUCCIÓN

ASIGNATURA : ABASTECIMIENTO EN AGUA Y ALCANTARILLADO

DOCENTE : ING. JOSÉ ANTONIO CORONEDELGADO

ALUMNA :CHICLOTE AQUINO, Oscar

DÁVILA Olivera, Blanca Rubí

HOYOS MEGO, Leidy

RIVAS AZABACHE, Segundo

FECHA DE PRESENTACIÓN : 03 de Octubre

del 2011

Jaén - Perú



Universidad Nacional de Cajamarca Facultad de Ingeniería Civil

Abastecimiento de Agua Potable y Alcantarillado Página 2




I. INTRODUCCIÓN

En la actualidad, ante el aumento dramático de la población quese viene dando tanto en nuestra localidad, en nuestro país y en generalen el mundo entero, los diferentes servicios y recursos que se brindantienen que ser mejor administrados, por ello en el caso del agua dichaadministración requiere de mucha responsabilidad, ya que ladisponibilidad del vital líquido disminuye cada vez más y por lo tanto su

obtención se dificulta y encarece de manera importante.La vulnerabilidad de los sistemas de agua potable y de

alcantarillado es un problema que existe en todo lugar, y lo que quedapor hacer es tratar de mitigar esta vulnerabilidad a los desastres, parareducir los efectos que éstos pudieran causar en la salud de loshabitantes.

Para reducir la vulnerabilidad de los riesgos de colapsos en las líneas deconducción para el paso de los cauces hídricos es recomendable la

utilización de estructuras independientes, como sifones o pasoselevados.

En base a muchas experiencias y daños reportados nosotros comoestudiantes y futuros profesionales podemos realizar y darrecomendaciones y soluciones por lo que es muy importante sabermuchos conceptos que en el presente informe detallaremos.

II. OBJETIVO

Establecer y aprender a tomar criterios para el diseño de líneas deconducción e impulsión de sistemas de abastecimiento de agua rural.





III. DEFINICIONES

Para el entendimiento total de este tema es necesario conocer algunos

conceptos básicos como:

Cámaras rompe presión: Estructura que permite disipar laenergía y reducir la presión relativa a cero (presión atmosférica),con la finalidad de evitar daños a la tubería.

Carga dinámica: En cualquier punto de la línea, representa ladiferencia de la carga estática y la pérdida de carga por fricción

en la tubería.

Golpe de ariete: Se denomina a la sobrepresión que reciben lastuberías, por efecto del cierre brusco del flujo de agua.

Línea de conducción: En un sistema por gravedad, es la tuberíaque transporta el agua desde el punto de captación hasta elreservorio. Cuando la fuente es agua superficial, dentro de sulongitud se ubica la planta de tratamiento.

Línea gradiente hidráulica: Es la línea que indica la presión encolumna de agua a lo largo de la tubería bajo condiciones deoperación.

Línea de impulsión: En un sistema por bombeo, es el tramo detubería que conduce el agua desde la estación de bombeo hastael reservorio.





Nivel de carga estática: Representa la carga máxima a la que puede estar sometida una tubería al agua cuando se interrumpebruscamente el flujo.

Pérdida de carga unitaria (hf ): Es la pérdida de energía en latubería por unidad de longitud debida a la resistencia del materialdel conducto al flujo del agua. Se expresa en m/km o m/m.

Pérdida por tramo (Hf): Viene a representar el producto de pérdida de carga unitaria por la longitud del tramo de tubería.

Reservorio: Es la instalación destinada al almacenamiento deagua para mantener el normal abastecimiento durante el día.

Válvula de aire: Válvula para eliminar el aire existente en lastuberías; se las ubica en los puntos altos de la línea.

Válvula de purga: Válvula ubicada en los puntos más bajos de lared o conducción para eliminar acumulación de sedimentos.

III.1. LÍNEAS DE CONDUCCIÓN

Se denomina línea de conducción a la parte delsistema constitutivo por el conjunto de ductos y accesoriosdestinados a transportar el agua desde donde se encuentraen estado natural hasta un punto que puede ser un tanquede almacenamiento o bien una planta potabilizadora; lacapacidad de esta línea debe calcularse con el gastomáximo diario.





Las líneas de conducción las podemos dividir en dos tipos:las líneas de conducción por gravedad y líneas deconducción de bombeo.

Líneas de conducción por gravedad:

Se le da este nombre cuando para abastecer a una población,además de planta potabilizadora se construye un tanque elevadoque por la propia caída del agua debido a la fuerza de gravedadprovea a toda la red.

Líneas de conducción por bombeo:

Las tuberías se definen como los ductos por los cuales pueden

circular un líquido o bien un gas. Las tuberías empleadas enlos sistemas de abastecimiento de agua son.

a. Tubería de fierro.b. Tubería de asbesto-cemento (ac)c. Tubería de policloruro de vinílico (PVC).

De acuerdo al caudal que tiene que pasar por la tubería, sepuede considerar 2 opciones: conducción con tubos llenos, yconducción con tubos tirante hasta 75% del diámetro del tubo.

Para trabajar con tubos llenos debemos asegurar que en el perfillongitudinal la línea de presión en la tubería no baje de la línea dealtura del terreno, ya que esta condición representa presionesnegativas en el tubo, con los problemas que esto implica(formación de bolsas de aire, implosion de tuberías.

OBRAS DE ARTE EN LAS IÍNEAS DE CONDUCCION Y DEDISFRIBUCIÓN

A continuación van a ser presentados algunos tipos de obras quepodemos necesitar en las líneas de conducción y de distribución.

Captación o bocatoma

Sedimentador





Obras de repartición

Cámara rompe-presión

Cajas de válvulas de purga y de desfogue

Reservorio cámara de carga

Se asume que los diseños de pequeñas captaciones, bocatomas,sedimentadores.

Cámaras rompe-presión y válvulas de purga y de desfogue sonsuficientemente conocidos, y nos limitamos a dar más detalles sobre lasobras de repartición, y las reservorios1camaras de carga.

• Revisar y controlar los sistemas de válvulas.• Mantener limpios los drenajes en los sitios donde transita la tubería.• En caso de ser necesario, reubicar la tubería en las zonas que norepresenten riesgos.• Colocar pasos aéreos donde el flujo de agua haga correr peligro a latubería.• No se deben taponear los drenajes naturales sino crear estructurasque permitan el flujo normal del agua.

FUNCIONES DE UNA LÍNEA DE CONDUCCIÓN

Revisar y controlar los sistemas de válvulas.

Mantener limpio los drenajes en los sitios en donde transita latubería.

En caso de ser necesario reubicar la tubería en las zonas en dondeno representen riesgos.

Colocar pasos aéreos en donde el flujo de agua hiciera correrpeligro a la tubería.

No se debe taponar los drenajes naturales, sino crear estructuras

que permitan el flujo normal del agua.

3.2. RECOMENDACIONES PARA EL DISEÑO

a) Alineamiento





La línea de conducción deberá tener un alineamiento que sea lo más recto posible y

evitando zonas de deslizamiento o inundaciones. Debe evitarse también presiones

excesivas mediante la construcción de cajas rompe presión y evitar contrapendientes y

cuando este es inevitable usar válvulas de aire.

b) Caudal de conducción

El caudal de diseño usual corresponde al caudal máximo diario. Eventualmente caudal

máximo horario si se tiene disponibilidad hídrica y se justifica económicamente esta

solución, comparando el costo adicional por mayor diámetro de tubería y el ahorro de

no construir el reservorio.

En el caso de las líneas de impulsión (bombeo) el caudal de diseño se obtendrá

considerando el periodo de tiempo de bombeo por día.

c) Clases de tubería

Se usará tubería PVC de presión (clases 5, 7.5, 10 o 15) de acuerdo a las presiones

requeridas, considerando que la presión de diseño debe ser el 80% de la nominal.

En el caso de sifones, se puede realizar una distribución de varias clases de tubería, de

acuerdo al perfil de presiones.

El diámetro mínimo para la línea de conducción debe ser de 2”.

CARACTERISTICAS TECNICAS DE LA TUBERIA

PARA PRESION NTP-ISO-4422

CLASE

PRESION

MAXIMA DE

PRUEBA (m)

PRESION

MAXIMA DE

TRABAJO (m)

A 20ºC

FACTOR

DE

SEGURIDAD

5 50 35 (3.5 bar) 1.4

7.5 75 50 (5 bar) 1.5

10 105 70 (7 bar) 1.5

15 150 100 (10 bar) 1.5

mca = metros de columna de agua (1 mca = 0.1 kg/cm2)





d) Velocidades y Diámetros

En la determinación del diámetro comercial se consideran diferentes soluciones y se

evalúan diversas alternativas desde el punto de vista económico. Considerando el

máximo desnivel en toda la longitud del tramo,el diámetro seleccionado deberá tener la

capacidad de transportar el caudal de diseño con velocidades entre 0.6 a 3.0 m/s (ver

Tabla de RICHTER, reglamentos) y las perdidas de carga por tramo calculado deberán

ser menores o iguales a la carga disponible.

VELOCIDAD MEDIA MAS ECONOMICA EN TUBERIAS (m/s)

según RICHTER

Redes de distribución para agua potable e industrial:

Tuberías principales 1.0 a 2.0

Tuberías laterales 0.5 a 0.7

Tuberías muy largas 1.5 a 3.0

3.3. RECOMENDACIONES PARA LA INSTALACIÓN DE LA TUBERÍA

Almacenamiento

• El apilado de tubos debe hacerse sobre terreno nivelado hasta unaaltura máxima de 3m

• Los tubos no deben estar expuestos al sol.

• Las campanas de los tubos no deben recibir sobrepeso, lo cual selogra cruzando los tubos alternativamente en el apilado.

Instalación

a) Excavación de la zanja

• Es recomendable no abrir las zanjas con demasiada anticipaciónpara evitar

derrumbes, inundaciones, problemas de tránsito y accidentes.

• La altura de recubrimiento (sobre el tubo) debe ser como mínimo0.8 m en zonas sin tránsito vehicular. En zonas de tránsito vehicular




B

A

Desarenador

Reservorio


ligero la altura mínima debe ser 1.00 y en zonas de tránsito pesado1.20 m.

• Para el ancho de la zanja deberá considerarse las medidassiguientes:

Hasta 2” 0.35

De 2.5 a 3” 0.40

> a 3” 0.50

• El fondo de la zanja debe estar refinado y nivelado, evitando que

existan

protuberancias rocosas que hagan contacto con el piso.

3.4. LÍNEA DE GRADIENTE HIDRÁULICA O LÍNEA PIEZOMÉTRICA

La línea de gradiente hidráulica (L.G.H.) indica la presión de agua a lo

largo de la tubería bajo condiciones de operación. Cuando se traza

está línea para un caudal que descarga libremente en la atmósfera

(como dentro de un tanque), pueda resultar que la presión residual

en el punto de descarga se vuelva positiva o negativa.

Plano piezométrico estático

3.5. PÉRDIDA DE CARGA


LíneaPresión




Es la energía necesaria para transportar una caudal de un punto a

otro y que disipa el fluido por fricción. Las tuberías pueden

clasificarse en largas y cortas (criterio L/D y 10% de perdidas por

fricción). Las perdidas por fricción pueden lineales o locales.

a) PERDIDA DE CARGA UNITARIA (S)

Ø Es la pérdida de energía por unidad de longitud.

Ø Se evalúa con la ecuación de:

Hazen y williams

Darcy y Wesibach

b) PERDIDA DE CARGA POR TRAMO (hf)

3.6. PRESIÓN Y COTA PIEZOMÉTRICA

En la línea de conducción, la presión representa la cantidad de

energía gravitacional contenida en el agua. Se determina mediante la

ecuación de Bernoulli.





f h g

v P Z

g

V P Z +++=++

22

2

22

2

2

11

1

γ γ

Donde:

Z = Cota respecto a un nivel de referencia arbitraria(m)

γ

P

Altura de carga de presión “P es la presión y γ el peso

especifico del

v = Velocidad media del punto considerado (m/s)

f h = Es la pérdida de carga que se produce en el tramo de 1

a 2

Se asume que la velocidad es despreciable debido a que 21 vv=

.

Como se inicia el diseño desde la cámara de captación, la presión es

igual a la presión atmosférica, por lo que la carga de presión se

asume como cero. El mismo criterio se aplica cuando se considera en

el diseño como punto de partida una cámara rompe presión,

resultando al final del tramo:


hf




f h Z Z P

+−=21

2

γ

Golpe de ariete y válvulas de ventosa (aire)

Los fenómenos conocidos como golpe de ariete y entrampamiento deaire constituyen uno de los principales problemas para el colapso de lastuberías de conducción de agua potable, sobre todo en los cuatrosistemas regionales de agua potable estudiados en este documento.

El golpe de ariete se produce en una línea de bombeo cuando seinterrumpe súbitamente la energía que propulsa la columna de agua.

Este efecto produce una presión interna en toda la longitud de latubería, la misma que es recibida en su interior y en el de las demásinstalaciones como un violento impacto

.

Esquema de amortiguamieto del golpe de ariete

Con relación a las válvulas de ventosas o aire, se recomiendamantenerlas libres de sedimentos y realizar mantenimientos periódicos(cada 3 meses) a fin de comprobar el adecuado funcionamiento de sumecanismo.





Se deben cambiar de sitio los cruces de tuberías por encima de ríos quese encuentran sobre las vigas de los puentes. Es necesario cambiar desitio estos tramos o ubicarlos en las vigas aguas abajo, en estructuras depasos elevados o en la parte inferior del cauce (sifón). En tuberíascolocadas sobre la superficie del terreno, se deben implementar losanclajes de hormigón para amortiguar el golpe de ariete

CONCLUSIONES

Al término de este informe se ha llegado a las siguientes conclusiones yademás también empezaremos a diseñar las diferentes estructuras queconformarán nuestro sistema de abastecimiento de agua y alcantarilladoen ellas la línea de conducción.


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