06_aducciones_

Holger_Benavides_Muñoz

www.utpl.edu.ec

Hidráulica de tuberías

Diseño de aducciones con ruptura de carga

Diseño de aducciones

Líneas de ruptura de carga

“Trasiego de agua mediante tuberías con ruptura de carga, desde la captación hasta la

planta de tratamiento”

Contenidos:

Tipología.

Caudales de diseño.

Trazado.

Ejemplo aplicación

Diseño de aducciones ADUCCIONES:

Aducción.- Adductio (latín), acción de conducir.

Conjunto de obras destinadas a trasportar

agua desde su captación hasta la planta

tratamiento.


ADUCCIONES:

Se tratará del diseño de aducciones en las

cuales el agua (cruda) circula a presión.


TIPOLOGÍA:

La tipología de aducciones que pueden

encontrarse en los sistemas de distribución

de agua, pueden clasificarse:

Diseño de aducciones TIPOLOGÍA:

a).- Atendiendo al origen de la energía

disponible para trasportar el fluido

Aducciones a gravedad.- agua fluye por

una diferencia de cotas geométricas


Aducciones de bombeo.- se aporta energía

adicional (bombeo),para vencer la diferencia

de cotas topográficas adversas.

Q


TIPOLOGÍA:

b).- Atendiendo al régimen de circulación del

agua por la tubería

Aducciones en presión.- fluido circula en

todo momento a presión dentro del conducto.


Aducciones en lámina libre.- el régimen de

circulación del fluido supone que las

secciones de las conducciones se

encuentran parcialmente llenas.


c).- Atendiendo a los elementos intermedios

que pueden existir en la aducción

Aducciones simples.- la aducción no

dispone de elementos intermedios (depósitos

o rebombeos).- trazado directo.


Aducciones con depósitos o rebombeos

intermedios.- por condiciones de diseño y por

condiciones de funcionamiento.


TIPOLOGÍA:

Aducciones con elementos auxiliares

intermedios.- disponen de elementos como

válvulas, reductoras de presión, etc. Que

controlan el funcionamiento de la instalación.


PLANTEAMIENTO GENERAL:

El problema del diseño y

dimensionamiento de un sistema de

aducción, conlleva a resolver diversos

problemas fundamentales que se influyen

entre sí:


PLANTEAMIENTO GENERAL:

Determinación del caudal de diseño

Elección del trazado de la aducción

Determinación del diámetro capaz de

conducir el caudal de diseño con costo

mínimo.

La ruptura de carga depende, entre

otros de:

Topografía del terreno y trayectoria de las

líneas hidráulicas.

Diámetro, espesor y presión de trabajo de las

tuberías.

Financiamiento disponible para el proyecto

Aducción con rotura de carga

Tomado de: García-Serra , Jorge. 2009. Curso Hidráulica Avanzada Loja-UTPL

Diseño de aducciones PLANTEAMIENTO GENERAL:

CAUDAL DE DISEÑO

Está relacionado directamente con:

Vida útil del proyecto

Evolución de la demanda de agua a lo largo

del tiempo.


Costo de almacenamiento, evaluación de

costos energéticos

Periodo de funcionamiento diario de la

aducción, etc.


TRAZADO DE LA CONDUCCIÓN

Presupone el análisis de las condiciones de

trazado , en planta y en perfil longitudinal.


Depende de las características topográficas y

de otras disposiciones técnicas. Es una

decisión de gran significación en el diseño

del sistema de aducción


DETERMINACIÓN DE LA SECCIÓN MAS

ECONÓMICA

Se entiende el cálculo del diámetro que

minimiza el costo global del sistema.

costos de inversión: conductos y estaciones

de bombeo .


Explotación del sistema: costos de

energía, mantenimiento y conservación.

Diseño de Aducciones por

gravedad

Inversión que se realiza:

Costo tubería

Colocación

DETERMINACIÓN DE LA SECCIÓN -

APROVECHAMIENTO MÁXIMO

Diámetros comerciales

Diferencia de cotas disponibles

Diseño de aducciones por gravedad

El factor económico no es el único a

considerar en la elección del diámetro, sino

también:

Caudal

Velocidad

La pérdida de carga unitaria J

El diámetro


La velocidad en el conducto, condicionante:

Pequeñas velocidades favorecen la

formación de depósitos y dificultan el flujo de

aire hacia los puntos altos.

Velocidades elevadas , condiciones más

desfavorables en el golpe de ariete.


Se pretende dimensionar un conducto que une

dos depósitos (R1 y R2), para transportar un

caudal Q.



El valor de pérdida de carga unitaria máxima

vendrá dada por:


Si el diámetro que resulta en el diseño,

corresponde a uno comercial y la velocidad

cumple con el límite superior fijado (1.5 m/s)

por tanto la sección más económica para

aprovechar la carga disponible.


En caso de que el diámetro no sea uno cercano al comercial,

la solución óptima corresponderá al diseño de la aducción

con dos diámetros en serie.

Este tema se estudiará con profundidad en la asignatura de

Gestión Urbana de Sistemas de Agua

Diseño de Aducciones por

gravedad

S adoptará esta solución sólo cuando la

longitud L2 sea significativa. En caso

contrario se dimensionará toda la aducción

con un solo diámetro D1.

Se dispone de dos alternativas:

1.- Trasegar un caudal Q’ superior a Q

(disminuir la capacidad de almacenamiento

del depósito R2)

2.- Generar una pérdida de carga localizada.

(por ejemplo con una válvula parcialmente

cerrada a.a. de la tubería)


Secuencia de cálculo recomendada:

Topografía y datos de campo:

Pérdidas (longitud y accesorios)

Carga al nudo y chequeo de velocidad

PI inicial PI final LONGITUD LATITUD COTA PI DIST-INCLI LONGI-

ACUMDIST- HOR D.H.ACUM. DESNIVEL COTA (PI)

Cota del

punto

DIAMETRO

(mm)

GEOMORFOLOGÍA.- RESULTADO GEOMÉTRICO DEL LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO

ROMPE PRESION Cota piezométricadiam-nom serie VELOCIDAD OBSERVACIONES

TRAMO QUE SALE QUE SIGUE Valor C UBICACIÓNCOTA

TANQUE

PERDIDA-

UNITARTRAMO ACUMULADA ESTATICA DINAMICA

DIF.

PRESIONESm mm Mpa 0.45 - 2.5

CAUDALES PRESIÓN AL PUNTOPÉRDIDAS

ROMPE PRESION Cota piezométricadiam-nom serie VELOCIDAD OBSERVACIONES

TRAMO QUE SALE QUE SIGUE Valor C UBICACIÓNCOTA

TANQUE

PERDIDA-

UNITARTRAMO ACUMULADA ESTATICA DINAMICA

DIF.

PRESIONESm mm Mpa 0.45 - 2.5

CAUDALES PRESIÓN AL PUNTOPÉRDIDAS

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