tema iv conducciones en alta

5/28/2018 TEMA IV Conducciones en Alta

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TEMA IV

CONDUCCIONES EN ALTA

IV.1. INTRODUCCIN.

Conjunto de obras y elementos que tiene como misin conducir el agua desde la

captacin hasta el punto inicial de la red de distribucin, pasando por una red de

tratamiento y/o los depsitos de almacenamiento, si es necesario.

IV.2. CLASIFICACIN DE LAS CONDUCCIONES.

Segn la cantidad de energa que se precisa para su transporte

Conducciones por gravedad:El agua dispone en el punto de captacin deenerga suficiente, en forma de energa potencial, para realizar el transporte.

Conducciones por impulsin:El agua no dispone de la energa necesariapara el transporte, hay que aportarla por medios externos (bombas de impulsin).

Conducciones mixtas gravedad-impulsin.

Segn el estado energtico del agua durante su transporte

Conducciones rodadas o en lmina libre:El agua circula a la presinatmosfrica, y por tanto su recorrido es sensiblemente paralelo y muy prximo a la

lnea piezomtrica.

Conducciones forzadas a presin:El agua circula a una presin variable ysiempre superior a la atmosfrica. Su recorrido difiere sensiblemente de la lnea

piezomtrica.

Conducciones mixtas: Tiene tramos de uno y otro de los tipos anteriores,siendo este ltimo el de uso ms frecuente.

IV.2.1.Conducciones rodadas o en lmina libre.

Pueden ser canales abiertos o cerrados, aunque tambin puede tratarse de

tuberas con seccin ovoidal o circular prefabricadas (red de saneamiento). Los

primeros tienen su mayor aplicacin (en lo que a abastecimiento se refiere) desde la

captacin hasta la planta de tratamiento, utilizando secciones cuadradas, trapezoidales


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o en herradura. Las conducciones cerradas, por su parte, son aplicables a cualquier

tipo de conduccin.

IV.2.1.1. Consideraciones sobre el trazado en planta y perfil.

El trazado en planta de una conduccin forzada es muy flexible, ya que pueden

adoptarse radios muy reducidos dada la lentitud del agua en ellos (0.6-3 m/s). El

trazado en perfil est condicionado por la mxima prdida de carga admisible y por el

Q a transportar, as como por las vel. mx y mn. Normalmente se usan pendientes

entre 0.001 y 0.00015.

IV.2.1.2. Requisitos generales que deben cumplir.

Mxima impermeabilidad Formas redondeadas, para evitar disminuciones de velocidad en las esquinas

(para evitar sedimentaciones), as como para facilitar su limpieza y mejorar su

resistencia a los esfuerzos externos.

Velocidad mnima de 0.6 m/s para evitar sedimentaciones. Velocidad Mxima de 3 m/s para evitar la erosin del contorno del canal. Contorno liso, para evitar depsitos orgnicos y facilitar la limpieza.Inatacabilidad por las aguas, tanto por parte de las interiores como por las

exteriores.

Es recomendable que queden recubiertos con 1 m. de tierra para proteger delos agentes externos y conservar la T del agua.

IV.2.1.3. Ventajas e inconvenienetes frente a conduccin forzada.

Ventajas:

Pueden construirse con materiales locales (canales).Mayor vida de la instalacin (esfuerzos internos nulos). Evitan el transporte de tubos (canales).Menor prdida de capacidad con el tiempo.Requieren menor mantenimiento, pues sus elementos estn menos solicitados.


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Inconvenientes:

Estn mucho ms condicionados por la topografa.Requieren obras especiales de mayor volumen.No puede elegirse el trazado en busca de mejor accesibilidad al mismo.Mayores inconvenientes a la hora de cortar el suministro.Mayores dificultades de cruce con ros, vas de comunicacin, etc.

IV.2.1.4.Obras especiales en conducciones rodadas.

Sifones:Tramo de conduccin forzada incluido en una conduccin rodada, ycon sus dos extremos ms altos que el resto de la conduccin. Se utiliza para el

cruce de valles y vaguadas y cuentan con los siguientes problemas especficos:

Deben hacerse tuberas dobles para el caso de reparaciones. Precisan de una cabeza de sifn en sus extremos. Llenar el sifn desde abajo para asegurar la evacuacin de aire y

sedimentos.

Materiales: normalmente hormign, tambin fibrocemento y PVC..

Acueductos:Estructuras que permiten que una conduccin discurrasensiblemente elevada sobre el terreno. Se utiliza tambin para el cruce de valles y

vaguadas y tiene su mayor aplicacin en conducciones rodadas y forzadas que

discurren por terrenos inestables o para facilitar los cruces con otras vas de

transporte. Adems suelen ser ms econmicos y estticos que los sifones.

Tneles:Conduccin rodada o forzada que atraviesa una ladera. Se utilizapara salvar contrafuertes y laderas accidentadas y aunque son ms caros, tiene

como ventajas que acortan el recorrido y precisan de pocos gastos de conservacin.

Si lleva aguas de abastecimiento debe estar revestido para evitar filtraciones y

prdidas, a menos que sea una conduccin forzada. La seccin debe permitir

trabajar dentro (1.40 x 2.10) y hay que tener en cuenta una posible ampliacin

(dimensionando para un Q mayor).


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IV.2.1.5. Elementos y obras auxiliares en conducciones rodadas.

Partidores de carga:Puntos singulares en los cuales se hace que el aguapierda bruscamente una energa (potencial). Se trata de registros de resalto con

entrada superior y salida inferior. Deben estar reforzados en solera y contar con

aliviadero.

Rpidos:Misma finalidad que el anterior, pero la accin se prolonga duranteuna longitud mayor, por lo que la disipacin de energa es ms suave. Constan de un

tramo de gran pendiente, generalmente escalonado y con seccin reforzada.

Registros de inspeccin y vigilancia:Permiten el acceso al canal en ciertospuntos a fin de vigilar su conservacin y limpieza. Se trata de arquetas de ladrillo y

solera de hormign situados a distancias no mayores de 500 m. Si se combina con

un partidor de carga resulta un registro de resalto.

Almenaras y desages:Permiten cortar el agua de la conduccin en un puntodado y desviarla hacia un aliviadero con capacidad para el mximo caudal de

clculo. Constan de una caseta donde se colocan las compuertas de cierre y el

aliviadero, y deben disponerse en lugares donde pueda eliminarse el vertido sin

problemas de erosiones...

Cabezas de sifn:Permiten realizar la transicin de conduccin rodada aforzada sin perturbaciones. Constan de: caseta de compuertas, resalto en solera,

entrada al sifn abocinada, cubierta y desages laterales de aliviaderos (la cabeza

de aguas abajo no dispone de desages y aliviadero ya que la propia conduccin la

deja en seco).

Obras de arranque:Tienen dos misiones fundamentales: Reduccin de laenerga a los niveles previstos y control de los caudales que pasan a la conduccin,

por lo que constarn de partidores de carga o rpidos y de un aforador.

IV.2.2. Conducciones forzadas.

Son siempre conducciones cerradas, por lo que son aplicables a cualquier tipo

de conduccin en lo que a abastecimiento se refiere, incluyendo las redes de

distribucin. No funcionan bien si las presiones son muy pequeas, por lo que en esos

casos es preferible una conduccin rodada o en lmina libre.


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IV.2.2.1. Requisitos generales que deben cumplir.

Mxima impermeabilidad. Trazado en planta cerca de caminos y vas de comunicacin. Velocidad mnima de 0.6 m/s para evitar sedimentaciones. Velocidad mxima de 1.5 m/s para evitar vibraciones. Trazado vertical por debajo de la lnea piezomtrica (para evitar

concentraciones de gases en los puntos altos), aunque no mucho para reducir

presiones (economa).

Inatacabilidad por las aguas, tanto por parte de las interiores como por lasexteriores.

Es recomendable que queden recubiertos con un mnimo de 80 cm. de tierrapara proteger de los agentes externos y conservar la T del agua.

IV.2.2.2. Obras especiales en conducciones forzadas.

IV.2.2.2.1. Cruces con corrientes de agua.

Cruces subfluviales: En lecho rocoso:Enterrar la tubera en zanja. En lecho inestable:Arriostrar tubera con pilotes o muretes. En lecho estable:Tubera apoyada en el fondo (flexible y con lastre). La mejor solucin es siempre una galera de servicio bienimpermeabilizada.

Cruces submarinos:Tratamiento similar al anterior.Acueductos. Sifones.

IV.2.2.2.2. Cruces con vas de comunicacin.

Obras de fbrica especiales, visitables o no.

Tneles: Este tipo de conduccin son las utilizadas en las redes dedistribucin, por lo que el resto de caractersticas de estas conducciones (materiales

empleados, accesorios y elementos auxiliares y pruebas realizadas a las

conducciones) se vern en el tema de redes de distribucin.


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IV.2.3. Conducciones por impulsin.

Tienen su mayor aplicacin, en lo referente a abastecimiento, en las

conducciones que comunican la captacin con la estacin de tratamiento, pasando por

un depsito de regulacin si fuese necesario. Tambin se aplican en la red de

distribucin, como elemento auxiliar de transporte o bien como elemento amplificador

de la presin en la red. Hay que evitarlas en lo posible en aguas residuales.

IV.2.3.1. Partes de un sistema de impulsin.

Central elevadora: Maquinaria de elevacin (bombas). Instalaciones complementarias, destinadas a preservar y/o garantizar el

buen funcionamiento del sistema de elevacin.

Tubera de impulsin:Se trata de una conduccin forzada, una vez pasada lacentral elevadora, hasta su punto de destino (caractersticas generales de las

conducciones forzadas).

IV.2.3.2. Clasificacin de las bombas por su principio de funcionamiento.

Bombas de desplazamiento positivo: Producen en la masa de agua undesplazamiento en el sentido de la impulsin. A su vez pueden subdividirse:

Alternativas: De mbolo y de diafragma.Rotativas: De engranajes, de paletas, de tornillos, de levas y especiales.Bombas cinticas: Transforman en energa potencial (presin) la energa

cintica existente o producida sobre el agua:

Centrfugas: De flujo axial, semiaxial y radial. Regenerativas. Especiales: De eyector, de aire hidrulico, de aire comprimido y

electromagnticas.

IV.2.3.2.1. Bombas de mbolo.

No pueden trabajar sin agua, ya que se producira una elevacin incontrolada

de la presin. Son bombas ms caras que las centrfugas, requieren ms espacio y su

manipulacin y conservacin son ms complicadas, pero, en cambio, dan un buen


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rendimiento (> 90%). Se utiliza para la elevacin de pequeos caudales a grandes

alturas.

IV.2.3.2.2. Bombas rotativas.

Su principal aplicacin es el manejo de fluidos viscosos, siendo muy utilizados

en el trasiego de fangos. No resultan adecuadas para el trasiego de lquidos con

materia slida en arrastre, ya que son muy sensibles a la abrasin y al desgaste. Se

utilizan para poca altura.

IV.2.3.2.3. Bombas centrfugas.

Su funcionamiento se basa en la comunicacin de una presin dinmica al agua

mediante el giro de unas paletas. El agua es expulsada por la parte exterior, creando

una depresin en el centro que provoca la entrada del agua.

Son las bombas ms utilizadas para la elevacin del agua tanto limpia, como

residual, debido a las siguientes circunstancias:

Construccin sencilla.Manejo fcil y econmico. Posibilidad de funcionamiento a caudal nulo. Gran versatilidad en tamaos, modelos y combinaciones.Buen rendimiento (80-85%). Poco peso y pequea ocupacin de espacio.

No obstante, tambin tienen una serie de limitaciones:

Necesidad de cebado para su puesta en marcha.Bajo rendimiento para caudales pequeos. Escasa altura de aspiracin (< 6m.). Caudal de aspiracin sensible a la altura manomtrica.Inadecuadas para el bombeo de lquidos viscosos.

IV.2.3.3. Curvas caractersticas de las bombas.

La potencia til que necesita una bomba para elevar un peso W de agua a una

altura H viene dada por:


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Pero para que la bomba pueda producir esta potencia ser necesario introducir

en ella una potencia mayor (Pe = potencia en el eje), y su relacin con P se denomina

rendimiento. Por tanto, los factores que influyen en el rendimiento son: altura, caudal y

tipo de bomba.

La calidad y prestaciones de una bomba quedan definidas por las denominadas

curvas caractersticas, que deben determinarse en bancos de pruebas y ser aportadas

por el fabricante. Estas curvas son las siguientes:

Curva caudal-altura: Se refiere a la elevacin total, incluidas prdidas decarga y aspiracin.

Curva caudal-rendimiento: Presenta un mximo para cierto caudal. Curva caudal-potencia: Se refiere a la potencia absorbida por el motor de

accionamiento. Su mayor inters consiste en el estudio de la sobrecarga de los

motores, por variacin de condiciones de la impulsin (caudal o altura).

IV.2.3.4. Instalaciones complementarias de la central elevadora.

Colador o alcachofa: Sujeta en el extremo de la tubera de aspiracin, sumisin consiste en retener las partculas slidas que arrastre el agua.

Vlvula de pie: Impide el retorno del agua por la tubera de aspiracin,evitando el descebado de la bomba.

Vlvula de retencin: Su utilizacin es obligada a al salida de impulsin paraevitar el funcionamiento inverso de la bomba como turbina.

Vlvula de compuerta: Para aislar tramos para facilitar su reparacin.Limitadores de presin: Evitan que la presin en la impulsin exceda de un

cierto valor.

Proteccin del golpe de ariete: Pueden ser chimeneas de equilibrio, depsitosagua-aire, vlvulas de cierre lento, vlvulas antirretorno flexibles, etc.

IV.2.3.5. Criterios de ubicacin y diseo de centrales elevadoras.

Preferiblemente sobre el nivel fretico (captaciones subterrneas). Si no esas, impermeabilizar la solera para evitar el paso de impurezas.

Fuera del alcance de avenidas (captaciones superficiales).Bombas ancladas para absorber las vibraciones. Garantizar ventilacin, iluminacin y desecacin. Prever grupos diesel como reserva por si hay fallo elctrico.


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Dotar con puente gra y espacio para sustitucin de bombas.Rejilla de desbaste, si hay slidos (predecantacin en caso necesario). Colocar bombas de reserva.

IV.2.3.6. Eleccin del tipo de conduccin.

Estudio del trazado y planteamiento de posibles soluciones, teniendo en cuenta:

Directrices de trazado: Tender a la menor longitud. Tender hacia largas alineaciones. Seguir dominios o zonas de dominio pblico. Tantear soluciones rodeando obstculos o utilizando obras

especiales.

Factores que afectan a la seccin transversal (enterrada, con taludes, conmuro, a media ladera, etc.):

Posibles trazas y obras especiales. Perfiles y secciones en las posibles soluciones. Existencia de camino de servicio. Pendiente longitudinal (en canales). Pendiente transversal del terreno. Tipo de terreno y juegos de precios.

Comparacin de soluciones y eleccin de la solucin a adoptar, teniendo encuenta:

Capacidad portante. Resistencia mecnica Resistencia a la corrosin. Posibilidades de sustitucin durante la explotacin.

Justificacin econmica, en el que se har una comparacin de solucionesdesde el punto de vista econmico, valorando:

() Gastos anuales de amortizacin de la conduccin.

() Gastos de mantenimiento y explotacin.

() Valor residual al final del periodo de vida.


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Finalmente, el ndice comparativo puede ser el cociente de los gastos

anuales en relacin con la capacidad portante. La cifra ms baja dar la

solucin ms adecuada desde el punto de vista econmico.

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