GUADE DISEO PARA LNEAS DE CONDUCCIN EIMPULSINDE SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DEAGUA RURALLima, 2004El presente documento fue elaborado por el consultor ingeniero Salvador Tixe para laUnidad de Apoyo Tcnico en Saneamiento !"sico #ural del $entro %anamericano de&ngenier'a Sanitaria y $iencias del Ambiente()%S*$E%&S*04(+0,U-ATSA!A#ContenidoPagina+( )b.etivo(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((( 42( /efiniciones (((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((( 40( Aplicaci1n ((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((( 44( &nformaci1n !"sica ((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((( 4,( Tra2ado((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((( ,3( /ise4o de la l'nea de conducci1n((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((( ,3(+( $audal de dise4o (((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((( ,3(2( $arga est"tica y din"mica (((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((( ,3(0( Tuber'as((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((( 33(4( /i"metros(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((( 53(,( Estructuras complementarias ((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((( 53(3( /imensionamiento ((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((( 65( /ise4o de la l'nea de &mpulsi1n((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((( ++5(+( $audal de dise4o (((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((( ++5(2( Selecci1n de di"metro (((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((( +25(0( Tuber'as((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((( +25(4( Alturadin"mica total 78t9(((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((( +25(,( $alculo del fen1meno de golpe de ariete ((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((( +05(3( Estructurascomplementarias (((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((( +45(5( L'nea gradiente :idr"ulica (((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((( +4;( %roblemas especiales en el tra2o de la l'nea de conducci1n e impulsi1n ((((((( +4!ibliograf'a (((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((((( +3AnexoAnexo +( ue indica la presi1n en columna de agua alo largo de la tuber'a ba.o condiciones de operaci1n(. Lnea de impulsin: En un sistema por bombeo, es el tramo de tuber'a >ue conduceel agua desde la estaci1n de bombeo :asta el reservorio(. Nivel de carga esttica: #epresenta la carga m"ximaa la >ue puede estar sometidauna tuber'a al agua cuando se interrumpe bruscamente el flu.o(. Prdida de carga unitaria (hf): Es la prdida de energ'a en la tuber'a por unidad delongituddebidaalaresistenciadelmaterialdelconductoalflu.odelagua(Seexpresa enm*?m o m*m(. Prdidaportramo(f):@ienearepresentarelproductodeprdidadecargaunitaria por la longitud del tramo de tuber'a(. !eservorio: Es la instalaci1n destinada al almacenamiento de agua para mantener elnormal abastecimiento durante el d'a(. "lvula de aire: @"lvula para eliminar el aire existente en las tuber'asA se las ubicaen los puntos altos de la l'nea(. "lvula de purga: @"lvula ubicada en los puntos m"s ba.os de la red o conducci1npara eliminar acumulaci1n de sedimentos(.) A!#i$a$i%nLa aplicaci1n de la presente gu'a ser" en sistemas rurales y pe>ue4as localidades(/) In-o"&a$i%n '0si$a%ara el dise4o se re>uiere deBa9 &nformaci1n de la poblaci1n(b9 &nvestigaci1n de la fuenteB $audal y temporalidad c9 %lano topogr"fico de la ruta seleccionada(d9 Estudio de suelos y si es el caso estudio geol1gico para determinar la estabilidad delterreno(e9 $alidad fisico>u'mico de la fuente(1) T"a2adoSe tomar" en cuenta lo siguienteBa9 Evitar pendientes mayores del 00C para evitar velocidades excesivas(b9Enloposiblebuscarelmenorrecorridosiempreycuandoestonoconlleveaexcavaciones excesivas u otros aspectos(c9 Evitar cru2ar porterrenos privados ocomprometidos paraevitar problemas durantela construcci1n y en la operaci1n y mantenimiento del sistema(d9Dantenerlasdistanciaspermisibles devertederossanitarios,m"rgenesder'os,terrenos aluviales, nivel fre"tico alto, cementerios y otros servicios(e9 Utili2ar 2onas >ue sigan o mantengan distancias cortas a v'as existentes o >ue por sutopograf'a permitalacreaci1ndecaminosparalae.ecuci1n,operaci1nymantenimiento(f9 Evitar 2onas vulnerables a efectos producidos por fen1menos naturales y antr1picos( g9 Tenerencuentalaubicaci1ndelascanterasparalosprstamosy2onasparaladisposici1n del material sobrante, producto de la excavaci1n(:9 Establecer los puntos donde se ubicar"n instalaciones, v"lvulas y accesorios, u otrosaccesorios especiales >ue necesiten cuidados, vigilancia y operaci1n(3) Diseo de #a #nea de $ondu$$i%n3)( Cauda# de diseo%araeldise4odel'neasdeconducci1n seutili2aelcaudalm"ximodiarioparael per'odo del dise4o seleccionado(3), Ca"ga est0ti$a 4 din0&i$aLa $arga Est"tica m"xima aceptable ser" de ,0 my la $arga /in"mica m'nima ser" de + m($A%TA$&)-%E#E&L/E LA L&-EA/E$)-/U$$&)-%E#/&/A/E E-E#F&A$A#FA /&-AD&$A#ESE#@)#&)$A#FA ESTAT&$A/&STA-$&A5igu"a () Ca"gas est0ti$a 4 din0&i$a de #a #nea de $ondu$$i%n3). Tu'e"as%aralaselecci1ndelaclasedetuber'asedebeconsiderarloscriterios>uese indican en la figura 2($A%TA $&) -0- &@ EL /E $A #FA ESTAT&$A%E#E&L / EL TE##E-),0L&D &TE / E TU !( $LA SE ,#ESE#@) #&)5,L&D &TE /E TU!( $LASE 5(,+00 L&D &TE /E TU!( $LASE +0+,0 L&D &TE /E TU!( $LASE +,T#AD) TU !E#&A $LASE,TU !E#&A $LASE,TU !E#&A $LASE 5(,TU !E#&A $LASE+,$A#FAESTAT& $A7 m9,0 m5, m+00 m+,0 m/ &STA-$&A5igu"a ,) P"esiones de t"a'a*o !a"a di-e"entes $#ases de tu'e"a de P6CSedeber"seleccionareltipodetuber'aenbasealaagresividaddelsueloyalintemperismo( En este Gltimo caso, de usarse el fierro galvani2ado se le dar" una protecci1nespecial(ELE@A$&)-ELE@A$&)-A>uellaencaso>ueporlanaturale2adelterreno,setenga>ueoptarportuber'aexpuesta,seseleccionar"porsuresistenciaaimpactosypuedainstalarsesobresoportesdebidamente anclados(3)/ Di0&et"osEl di"metro se dise4ar" para velocidades m'nima de 0,3 m*s y m"xima de 0,0 m*s(Eldi"metrom'nimodelal'neadeconducci1n esde0*4Hparaelcasodesistemasrurales(3)1 Est"u$tu"as $o&!#e&enta"iasa7 C0&a"a de +0#+u#a de ai"eElaireacumulado enlospuntosaltosprovocalareducci1ndel"readelflu.odelagua, produciendo un aumento de prdida de carga y una disminuci1n del gasto( %ara evitarestaacumulaci1nesnecesarioinstalarv"lvulas deaireautom"ticas7ventosas9omanuales7figura 09(TUBERIADE TUBERIADEENTRADA SALIDA5igu"a8 .) 60#+u#a de ai"e &anua#'7 C0&a"a de +0#+u#a de !u"gaLossedimentosacumuladosenlospuntosba.osdelal'neadeconducci1ncontopograf'aaccidentada, provocanlareducci1ndel"readeflu.odelagua,siendonecesarioinstalarv"lvulasdepurga>uepermitanperi1dicamente lalimpie2adetramosdetuber'as7figura 49( SALIDA DE SEDIMENTOSTUBERIADELA LINEADE CONDUCCION5igu"a /) 60#+u#a de !u"ga$7 C0&a"a "o&!e9!"esi%nAl existir fuerte desnivel entre la captaci1n y algunos puntos a lo largo de la l'nea deconducci1n, puedengenerarsepresionessuperioresalam"xima>uepuedesoportarlatuber'a(Enestecasosesugierelainstalaci1ndec"marasrompe=presi1ncada,0mdedesnivel(La tuber'a de ingreso estar" por encima de nivel del agua 7figura ,9(TUB. ENTRADAS=1%TUB. SALIDA5igu"a 1) C0&a"a "o&!e9!"esi%n3)3 Di&ensiona&iento%ara el dimensionamientode la tuber'a, se tendr"n en cuenta las siguientes condicionesBa7 La Lnea g"adiente :id"0u#i$a ;L) G) uelascondiciones depresi1n:idrost"ticaleimpongan7figura 29(?) Diseo de #a #nea de i&!u#si%n?)() Cauda# de diseoEl caudal de una l'nea de impulsi1n ser" el correspondiente al consumo del m"ximodiario para elperiodo de dise4o( Tomando en cuenta >ue noresulta aconse.able ni pr"cticomantenerper'odosdebombeode24:orasdiarias,:abr">ueincrementarelcaudaldeacuerdo a la relaci1nde :oras de bombeo, satisfaciendo as' las necesidades de la poblaci1npara el d'a completo($audal de bombeo K Jb K Jmd x 24 * -- K -Gmero de 8oras de !ombeoJmd K $audal D"ximo /iario?),) Se#e$$i%n de di0&et"osUn procedimiento para la selecci1n del di"metro es usando la f1rmula de !resse(/ K T x R +*4 x Jb +*2R K -U de8oras ! om beo 24T K +(0/ K /i"metro en mJb K $audal de !ombeo en m0*s(/eterminado un/,seescogendos729di"metroscomercialesentornoalvalorde!resse,convelocidadescomprendidas entre0,3a2,0m*sysedeterminalasprdidasdecargaypotenciadee>uipore>ueridoencadacaso(Elan"lisisdecostos>ueinvolucratuber'as,e>uipoycostosdeoperaci1nymantenimientopermitir"seleccionareldi"metrode m'nimo costo(?).) Tu'e"asEnformasimilaracomosedetermin1paralal'neadeconducci1nporgravedad,:abr">uedeterminar lasclasesdetuber'acapacesdesoportarlaspresionesdeservicioycontrarrestar el golpe de ariete(?)/) A#tu"adin0&i$a tota# ;ue4as(Lospo2osdeoscilaci1ndebenserlocali2ados tanpr1ximoscomoseaposibledelacasadem">uinas(f9&nstalaci1ndec"marasdeairecomprimidas>ueproporcionenelamortiguamientodelosgolpes(Elmantenimientodeestosdispositivosre>uierenciertoscuidados,para >ue se mantenga el aire comprimido en las c"maras(?)3) Est"u$tu"as $o&!#e&enta"iasSemantendr" lasmismasrecomendaciones paraelusodelasv"lvulas deaireydepurga del numeral 3(,(?)?) Lnea g"adiente :id"0u#i$aLal'neagradiente:idr"ulicasetra2apartiendodelaestaci1ndebombeoconlaaltura din"mica total y la presi1n residual de llegada al reservorio(@) P"o'#e&as es!e$ia#es en e# t"a2o de #a #nea de $ondu$$i%n e i&!u#si%n%ueden presentarse los siguientes casosBa7 Aonas "o$osasTuber'a anclada compuesta de fierro galvani2ado o resistente al intemperismo('7 6u#ne"a'#es a des!"endi&iento de tie""aEnlas"reaspropensasalasavalanc:as:ay>ueutili2arcrucessuspendidos(Lospuntos deancla.edelcrucedebenasentarse sobreterreno firmeylatuber'a ensuspensi1ndebe ser lo suficientemente alta para evitar ser golpeadas por desli2amiento o por detritos($7 C"u$e de :ondonadasSon formadas por cursos de agua temporales( Las :ondonadas angostas y profundasse pueden cru2ar con tuber'as de Eierro Falvani2ado por encima de la :ondonada con o sinapoyointermedio,libredelm"ximoniveldeinundaci1nyaseguradoenlasriberas(Las:ondonadas m"sanc:astendr"n>uecru2arsecontuber'adeEierroFalvani2adoenterradode la me.or manera posible, y confinado en concreto armado si fuera necesario 7figura 69(5igu"a B) Tu'e"a -ie""o ga#+ani2ado $on-inado en $on$"eto a"&ado en $"u$e de :ondonada an$:as)d7 C"u$e de "ia$:ue#osLosriac:uelos angostossepuedencru2ardemanerasimilaralas:ondonadasangostas, pero sedebe prestar atenci1n a>ue lasriberas delriac:uelo, directamente deba.odelpuntodecruce,permane2canestables(Serecomiendalaconstrucci1ndemurosdecontenci1n con piedra seca de alba4iler'a, o cestones(Los riac:uelos m"s anc:os re>uerir"n un cruce en suspensi1n(e7 C"u$e en sus!ensi%n%uedenre>uerirseparatuber'assuspendidas>uecruceunr'oanc:o,oterrenoinestablesu.etoaerosionesodesli2amientos(%araestedise4oespecialdeingenier'aseconsideraB Latuber'asuspendidadebeserlosuficientementealtaparanoserda4adaporelementos >ueflotanporelr'o,porelnivelm"ximodecrecida,porrocasopedregones desprendidos( Elcable>uesu.etaalatuber'adebeestaradecuadamenteancladaenambosextremos sobre el terreno firme( El cable >ue su.eta la tuber'a debe ser lo suficientemente fuerte como para soportarsu propio peso, el de la tuber'a y el del agua >ue ella transportaA as' como las fuer2as generadas por el viento, el balanceo y la carga de monta.e( La tuber'a debe estar fuertemente asegurada al cable suspendido, ya sea con varillas,o pndolas con grapas( Lasunionesdelastuber'asdebenserflexiblesparagaranti2arsualineamiento encambios de temperatura durante el d'a(Bi'#iog"a-a Aguapotableparapoblacionesrurales(SistemadeAbastecimientoporFravedad=#oger AgXero %ittman=Asociaci1n de Servicios #urales 7SE#9 +665( #eglamento -acional de $onstrucciones del %erG, 2002( Danualde8&/#