TEMA 4. LÍNEAS DE ADUCCIÓN (CONDUCTORAS, WATER TRANSMISSION MAIS, WATER PIPE LINES).pdf

ING. CARLOS MARTINS ALVES

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CURSO DE ACUEDUCTOS Y CLOACAS

TEMA 4

LÍNEAS DE ADUCCIÓN

(CONDUCTORAS, WATER TRANSMISSION MAIS, WATER PIPE LINES)


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Es la longitud de tubería que conduce el agua desde la fuente(obra de captación) hasta el tanque de almacenamiento, pasandopor la planta de potabilización.

Líneas de Aducción


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Líneas de AducciónTIPOS DE LÍNEAS DE ADUCCIÓN

De acuerdo a la naturaleza y ubicación de las fuentes deabastecimiento, las líneas de aducción pueden ser:

1.- Por Gravedad: Utilizan el desnivel existente entre elpunto de captación y la descarga para transportar el líquido.


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Líneas de AducciónTIPOS DE LÍNEAS DE ADUCCIÓN

2.- Por Bombeo: Utilizan energía externa para vencer losdesniveles existentes entre la captación y la descarga paratransportar el líquido mediante el empleo de equipos de bombeo.


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Líneas de AducciónCOMPONENTES

Un proyecto de aducción contempla de manera general el diseñode los siguientes elementos:

1.- Tuberías2.- Tanquillas rompecarga

3.- Válvulas de Control4.- Ventosas

5.- Purgas o limpiezas6.- Soportes y anclajes

7.- Elementos complementarios


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1.- Tuberías: Son el elemento principal en los proyectos deacueducto. Deberán estar siempre identificadas en función deldiámetro, clase de material y presión de trabajo.

TIPOS DE TUBERIA EN FUNCION A LA CLASE DE MATERIALi. Tuberías de Hierro Fundido Dúctil (H.F.D.)ii. Tuberías de Hierro Galvanizado (H.G.)iii. Tuberías de Acero al Carbono (A.C.)iv. Tuberías de Asbesto Cemento a Presión (A.C.P.)v. Tuberías de Concretovi. Tuberías de Policloruro de Vinilo (P.V.C.)vii. Tuberías de Polietileno de Alta Densidad (P.E.A.D.)


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TIPOS DE TUBERÍA EN FUNCIÓN A LA CLASE DE MATERIAL

i. Tuberías de Hierro Fundido Dúctil (H.F.D.):


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i. Tuberías de Hierro Fundido Dúctil (H.F.D.):

Características

1.- Las primeras, denominadas HF son extremadamente frágiles.2.- Son usadas típicamente en las redes de distribución (enterradas).3.- Su metodología de unión es Espiga-Campana.4.- La clasificación de presiones es en función de clases.5.- Presentan buena resistencia a la corrosión.6.- Presentan buena resistencia a aguas incrustantes.


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ii. Tuberías de Hierro Galvanizado (H.G.)


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ii. Tuberías de Hierro Galvanizado (H.G.)

Características

1.- Buena resistencia a los impactos.2.- El recubrimiento de Zinc le aporta buena resistencia a la corrosión

(no se recomienda en suelos ácidos).3.- Su metodología de unión es roscada.4.- Se usan preferentemente superficiales sobre soportes.5.- No es recomendado su uso en aguas incrustantes.


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iii. Tuberías de Acero al Carbono (A.C.)


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iii. Tuberías de Acero al Carbono (A.C.)

Características

1.- Excelente resistencia a los impactos.2.- Son extremadamente sensibles a los agentes corrosivos.3.- Su metodología de unión es por soldadura.4.- Se usan preferentemente superficiales.5.- Generalmente deben proveerse de revestimiento.6.- Su forma de acople con otros accesorios es por medio de bridas.


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iv. Tuberías de Asbesto Cemento a Presión (A.C.P.)


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iv. Tuberías de Asbesto Cemento a Presión (A.C.P.)

Características

1.- Pobre resistencia a los impactos.2.- Inertes a los agentes corrosivos y a la tuberculización.3.- Su metodología de unión es por anillos del mismo material.4.- Se usan preferentemente enterradas en suelos blandos.5.- La clasificación de las presiones de trabajo es en función de

clases.


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v. Tuberías de Concreto


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v. Tuberías de Concreto (con alma de acero)

Características

1.- Mediana resistencia a los impactos.2.- Buen a los agentes corrosivos y a la tuberculización.3.- Su metodología de unión es por Espiga-Campana4.- Se usan preferentemente superficiales apoyadas sobre el terreno

en sitios aislados o enterradas.5.- Son extremadamente pesadas.


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TIPOS DE TUBERIA EN FUNCION A LA CLASE DE MATERIAL

vi. Tuberías de Policloruro de Vinilo (P.V.C.)


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vi. Tuberías de Policloruro de Vinilo (P.V.C.)

Características

1.- Tienen baja resistencia a los impactos.2.- Son usadas típicamente en las redes de distribución (enterradas).3.- Su metodología de unión es Espiga-Campana.4.- La clasificación de presiones es en función de la rel. SDR.5.- Presentan excelente resistencia a la corrosión y a las aguas

incrustantes y son muy livianas.


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TIPOS DE TUBERIA EN FUNCION A LA CLASE DE MATERIALvii. Tuberías de Polietileno de Alta Densidad (P.E.A.D.)


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vii. Tuberías de Polietileno de Alta Densidad (P.E.A.D.)

Características

1.- Tienen alta resistencia a los impactos.2.- Son usadas típicamente en las redes de distribución y líneas de

aducción (superficiales y enterradas).3.- Su metodología de unión es termo fusión o electro fusión.4.- La clasificación de presiones es en función de la rel. SDR.5.- Presentan excelente resistencia a la corrosión y a las aguas

incrustantes y son muy livianas.


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PROCESO DE SOLDADURA POR TERMOFUSIÓN

EXTREMIDAD BRIDA-CAMPANA

EXTREMIDAD BRIDA-ESPIGA


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¿CÓMO UNIR TUBERÍAS DE DISTINTO MATERIAL?

STUB END O TERMINAL PEAD

CON BRIDA

UNIÓN UNIVERSAL


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2.- Tanquillas Rompecarga (cajas disipadoras de energía): Sonestructuras destinadas a reducir la presión relativa a 0, logrando latransformación de la carga estática disponible en energía develocidad. El nivel de agua en ella genera una nueva línea depresión estática.


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3.- Válvulas de Control: Son elementos que permiten la operacióny control del sistema controlando el paso del flujo de agua a travésde el o interrumpiéndolo. Según su uso la válvulas podrán ser de:

i.- Seccionamiento.ii.- De Regulación.

i.- Seccionamiento o de Paso: Son válvulas cuyo fin único esimpedir o permitir el paso total del gasto a través de ellas.

ii.- De Regulación: Permiten variar los parámetros decirculación de flujo entre su entrada y su salida.


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i.- Válvulas de Seccionamiento: Las mas comunes son:Válvula de Compuerta: presentan baja resistencia al flujo

cuando están completamente abiertas

VASTAGO ASCENDENTE VASTAGO FIJO


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i.- Válvulas de Seccionamiento: Las mas comunes son:Válvula de Mariposa: por su forma especial, requieren

mecanismos de regulación mecánicos o eléctricos que leden la posición requerida. Se emplean en conductos degran diámetro.


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i.- Válvulas de Seccionamiento: Las mas comunes son:Válvula Globo: Por su forma las perdidas de carga son muy

importantes y son usadas para la regulación de fluidos. Porsus características son usadas como base para las válvulasde regulación.


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ii.- Válvulas de Regulación: Las mas comunes son:Válvula Reductora de Presión (PRV): Producen en su interior

una pérdida de carga cualquiera que sea el caudal y lapresión de entrada.


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ii.- Válvulas de Regulación: Las mas comunes son:Válvula Sostenedora de Presión (PSV): mantienen en la cara

de la brida aguas arriba de la válvula una presióndeterminada sin importar el gasto demandado aguasabajo.


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ii.- Válvulas de Regulación: Las mas comunes son:Válvula Reguladora de Caudal (FCV): permiten mantener

constante un caudal en la descarga.


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ii.- Válvulas de Regulación: Las mas comunes son:Válvula de Alivio de Sobrepresión: son elementos que sirven

para descargar fluido en un sistema presurizado antes deque pueda desarrollarse una sobrepresión y afectar lastuberías.


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ii.- Válvulas de Regulación: Las mas comunes son:Válvulas Check: permiten el sentido de circulación del flujo en

una dirección.

VÁLVULA DE COMPUERTA BASCULANTE VÁLVULA DE PIE


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4.- Ventosas: permiten desalojar el aire acumulado en las tuberías.Este se produce por que el aire a alta presión se disuelve en elagua, pero en los puntos altos, debido a las bajas presiones, estevuelve a su forma natural, creando bolsones que impidencorrectamente el paso del agua.


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5.- Purgas o Limpiezas: En líneas de aducción con topografíaaccidentada existirá la tendencia a la acumulación de sedimentosen puntos bajos. La limpieza consistirá en una derivación provistade llave de paso.


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5.- Soportes y Anclajes: Los soportes deberán colocarse en todaslas secciones donde la tubería se encuentre superficial y susdimensiones y separación estarán dados por la topografía de laruta, y podrán ser de acero o concreto

SOPORTE DE CONCRETO SOPORTE METÁLICO


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5.- Soportes y Anclajes: Los anclajes serán los encargados degarantizar la estabilidad de las tuberías enterradas o superficialesen caso de curvas verticales u horizontales. En estas secciones lafuerza de empuje del fluido sobre la sección transversal de latubería tratara de desplazarla.


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5.- Soportes y Anclajes: Anclajes típicos para tuberías enterradas.


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7.- Elementos Complementarios: Comprenden obras adicionalesque permiten el funcionamiento correcto del sistema.

i. Puentes colgantes o fijos para el paso de depresiones.

ii. Carreteras o vías de servicio.

iii. Construcción de líneas de transmisión eléctrica.

iv. Construcción de túneles.

v. Obras civiles para colocación de Equipos de Bombeo.


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Líneas de Aducción por GravedadCRITERIOS PARA EL DISEÑO

1.- Carga disponible o diferencia de elevación.

2.- Capacidad para transportar el gasto máximo diario.

3.- El tipo de tubería deberá soportar las presiones máximas de

diseño.

4.- La clase de tubería en función del material requerido por la

naturaleza del terreno.

5.- Deberá hacerse una buena correlación de diámetros para

lograr maximizar las perdidas.


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1.- Carga disponible o diferencia de elevación.Viene representada por la diferencia de elevación entre la obra decaptación (nivel mínimo de aguas de la fuente) y el estanque dealmacenamiento (nivel máximo de aguas en el estanque)


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2.- Capacidad para transportar el Gasto Máximo Diario.

El gasto de diseño es el correspondiente al Gasto Máximo Diario(Qmd), el que se estima considerando el caudal medio de lapoblación para el periodo de diseño seleccionado y el factor k1 deldía de máximo consumo.


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3.- El tipo de tubería deberá soportar las presiones máximas de diseño

Las clases de tubería a seleccionarse estarán definidas por lasmáximas presiones que ocurran en la línea representada por lalínea de presión estática. Para la selección se debe considerar unatubería que resista la presión mas elevada que pueda producirse,ya que la presión máxima no ocurre bajo condiciones deoperación, sino cuando se presenta la presión estática.


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4.- La clase de tubería en función del material requerido por la naturaleza del terreno.

Como resultado de los estudios de campo, levantamientostopográficos e inspección al sitio, se dispondrán de los planos deplanta y perfil del trazado. La información acerca de la naturalezadel terreno permitirá determinar la clase de tubería masconveniente.

En el caso de terrenos donde se haga antieconómica la excavaciónse seleccionara una tubería que por su resistencia a impactospueda instalarse sobre soportes.


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5.- Deberá hacerse una buena correlación de diámetros para lograr maximizar las perdidas.

Definidas las clases de tuberías y sus límites de utilización porrazones de presiones estáticas, la selección de los diámetros masconvenientes resultara de la combinación (de diámetros) queaproveche al máximo el desnivel (carga hidráulica disponible).


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5.- Deberá hacerse una buena correlación de diámetros para lograr maximizar las pérdidas.

Donde las pérdidas de carga estarán determinadas por la ecuaciónde Hazem y Williams.

852,187,4852,1

10102195688,1 xLxQxDC

xJ =Donde:

J = Pérdida de carga en m.C = coeficiente de rugosidad.D = diámetro en mm.L = longitud en m.Q = caudal en l/s.

852.1.. QLJ a=


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5.- Deberá hacerse una buena correlación de diámetros para lograr maximizar las perdidas.

( ) 85.121

85.12

QLQHX

aaa

--D

=


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Líneas de Aducción por BombeoCRITERIOS PARA EL DISEÑO


2.- Capacidad para transportar el gasto máximo diario.

3.- Selección del diámetro económico.

4.- La clase de tubería en función del material requerido por la

naturaleza del terreno y de la presión de diseño o servicio .


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Líneas de Aducción por BombeoCRITERIOS PARA EL DISEÑO

1.- Carga disponible o diferencia de elevación.Viene representada por la diferencia de elevación entre la obra decaptación (nivel mínimo de aguas de la fuente) y el estanque dealmacenamiento (nivel máximo de aguas en el estanque)


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1.- Carga disponible o diferencia de elevación.Desde el punto de vista de la ubicación del equipo con respecto ael nivel de aguas en la captación, la succión podrá denominarsepositiva o negativa.


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1.- Carga disponible o diferencia de elevación.Desde el punto de vista del tipo de equipo de bombeo usado, losmas comunes son las bombas centrífugas de eje horizontal y lasbombas de eje vertical.

BOMBA MULTIETAPA DE EJE HORIZONTAL BOMBA MULTIETAPA DE EJE VERTICAL


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2.- Capacidad para transportar el Gasto Máximo Diario.


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3.- Selección del diámetro económico.La practica mas común cosiste en determinar en diámetro enfunción de la ecuación de Bresse y tomas tres o cuatro valores dediámetros comerciales en torno a ese valor.

QKD B=

3,1 4/1 QD l=

24N=l

PARA BOMBEO DE 24 HORAS DONDE:D = Diámetro en metros.KB = 0.7 a 1,6Q = Caudal en m3/s

PARA BOMBEOS MENORES A DE 24 HORAS DONDE:D = Diámetro en metros.N = Numero de horas de bombeoQ = Caudal en m3/s


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3.- Selección del diámetro económico.Otra opción para predimensionar los diámetros es la dada por latabla de velocidades económicas de Mougnie.

DIAMETRO Vmax (m/s) Qmax(lts/seg)mm Pulg.

75 3 0.70 3.05

100 4 0.75 5.89

150 6 0.80 14.14

200 8 0.90 28.27

250 10 1.00 49.09

300 12 1.10 77.75

350 14 1.20 115.45

400 16 1.25 157.10

450 18 1.30 206.78

500 20 1.40 274.90

600 24 1.60 452.39

750 30 1.60 729.60


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Líneas de Aducción por GravedadGOLPE DE ARIETE

Se denomina golpe de ariete al choque violento que se producesobre las paredes de un conducto forzado cuando el movimientodel líquido es modificado bruscamente. En otras palabras, consisteen la sobrepresión que las tuberías reciben al cerrarse o abrirsebruscamente una válvula o al ponerse en marcha o detenerse unamáquina hidráulica.

El golpe de ariete es un fenómeno transitorio, en el que el flujo esvariado y no permanente.

El golpe de ariete puede ser positivo o negativo de acuerdo a laforma en que se produzca.


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Formulas para la Presión Máxima

El estudio de este fenómeno fue hecho en primer lugar por Joukowski, y la solucióncompleta la aporto Allievi.

El calculo de la sobre presión depende del tiempo de cierre.

• Instantáneo: tC=0. Es un Caso teórico, imposible.• Rápido: 0<tC<2tO. Aquí la presión máxima es la misma que en el cierre

instantáneo, pero la curva de presiones en la tubería es distinta.• Lento: tC>2tO. La presión máxima es menor, y es el caso mas frecuente.

eD

Ek

kc

.1 +=

r

Donde:D = Diámetro del tubo.e = Espesor de la pared del tubo.k = Módulo de compresibilidad del fluido. (2.19 Gpa)Ρ = Densidad del fluido.E = Módulo de elasticidad del material de la tubería.


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gvcP .

=D

Sobre presión por cierre instantáneo

TIEMPOS DE CERRADO

ònsobrepresi Maxima 2CLT <

TgvLP

...2

=D

Sobre presión por cierre Lento

MATERIAL E (Gpa)

ACERO 200

H.F. 120

CONCRETO 30

A.C.P. 23

PLÁSTICAS 0.8lenta. Maniobra 2

CLT >

(Ecuación de Michaud)



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Líneas de Aducción por GravedadDISPOSITIVOS ATENUADORES DEL GOLPE DE ARIETE

1.- Válvula de Alivio.


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2.- Chimenea de Equilibrio.


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2.- Tanques de Aire Comprimido.


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2.- Volantes de Inercia.


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FIN DEL TEMA 4

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