LINEAS DE CONDUCCION

INDICE:1. DEFINICIN12. INFORMACIN BSICA13. TRAZADO 24. CRITERIO DE DISEO25. DISPOSITIVOS DE CONTROL Y PROTECCINDE LA LNEA DE GRADIENTE 36. OBRAS DE ARTE EN LAS LNEAS DECONDUCCIN 37. LNEA DE GRADIENTE HIDRULICA38. PERDIDA DE CARGA 49. COMBINACIN DE TUBERAS410. PROBLEMAS ESPECIALES EN LNEAS DE CONDUCCIN 411. CLCULO DE LA LNEA DE CONDUCCIN512. EJERCICIOS 5

1. DEFINICIONLa lnea de conduccin es un sistema de abastecimiento de agua potable por gravedad o bombeo. Donde tuberas transportan agua desde donde se encuentra en estado natural hasta un punto que puede ser un tanque de almacenamiento, reservorio o una planta potabilizadora mediante conjunto de ductos y accesorios. Deben utilizarse al mximo la energa disponible para conducir el gasto deseado, lo que la mayora de los casos nos llevara a la seleccin del dimetro mnimo que permita presiones iguales o menores a la resistencia fsica que el material de la tubera soporte. 1.1. Las lneas de conduccin las podemos dividir en dos tipos:

Lneas de conduccin por gravedad Se le da este nombre cuando para abastecer a una poblacin, adems de planta potabilizadora se construye un tanque elevado que por la propia cada del agua debido a la fuerza de gravedad provea a toda la red. Lneas de conduccin de bombeo El equipo de bombeo produce un incremento brusco en el gradiente hidrulico para vencer todas las prdidas de energa en la tubera de conduccin.

2. INFORMACIN BSICA

Por otra parte, podemos decir que los principales factores a considerar para un proyecto de lneas de conduccin y seleccin de tuberas, atendiendo al material con que se estn fabricadas son las siguientes:

Informacin de la poblacin. Investigacin de la fuente: caudal y temporalidad Carcter del fluido a transportar. Gasto Coeficientes de friccin. Caractersticas del flujo. Vida potable. Experiencia en el uso. Facilidad de manejo de instalacin. Disponibilidad en los tamaos requeridos. Tipo de junta. Hermeticidad y facilidad de ensamblaje. Disponibilidad y facilidad de instalacin de los accesorios. Resistencias mecnicas. Aplastamiento, presin, flexin, impacto, etc. Resistencia trmica (por la dilatabilidad). Resistencia a la erosin. Resistencia qumica (corrosin). Resistencia elctrica. Costo del material, manejo e instalacin. En muchos casos por lo comn se utilizan las tuberas enterradas.

3. TRAZADO

Para definir el perfil de lneas de conduccin se tiene en cuenta a lo siguiente:a) Evitar pendientes mayores a 30% para evitar velocidades excesivas.b) En lo posible buscar el menor recorrido siempre y cuando esto no conlleve a excavaciones excesivas.c) Evitar cruzar por terrenos privados o comprometidos para evitar problemas durante la construccin y en la operacin y mantenimiento del sistema.d) Mantener las distancias permisibles de vertederos sanitarios, mrgenes de ros, terrenos aluviales, cementerios.e) Utilizar zonas que sigan o mantengan distancias cortas a vas existentes o porque su topografa permita la creacin de caminos para la ejecucin o mantenimiento.f) Evitar zonas vulnerables a efectos producidos por fenmenos naturales.g) Establecer los puntos donde se ubicaran instalaciones, vlvulas y accesorios u otros especiales que necesiten cuidado.

4. CRITERIO DE DISEO

Definido el perfil de la lnea de conduccin es necesario considerar criterios de diseo que permitan el planteamiento final en base a las siguientes consideraciones: 1. Cargas disponibles: la carga disponible viene representada por la diferencia de elevacin entre la obra de captacin y el reservorio.2. Gasto de diseo: el gasto de diseo es el correspondiente al gasto mximo diario (Qmd) en el que se estima considerando el caudal medio de la poblacin para el periodo del diseo seleccionado (Qm) y el factor K1 del da del mximo consumo.3. Clases de tuberas: en la mayora de los proyectos de abastecimiento de agua potable para poblaciones rurales se utilizan tuberas de PVC. Este material tiene ventajas comparativas con relacin a otros tipos de tuberas: es econmico, flexible, durable, de poco peso y de fcil transporte, en instalacin adems son las tuberas que incluyen dimetros comerciales menores de 2 pulgadas y que fcilmente se encuentran en el mercado.

4. Dimetro: para determinar los dimetros se consideran diferentes soluciones y se estudia diversas alternativas desde el punto de vista econmico. Considerando el mximo desnivel en toda la longitud del tramo el dimetro seleccionado deber tener la capacidad de conducir el gasto de diseo con velocidades comprendidas entre 0.6 y 3 m/s; y las prdidas de carga por el tramo calculado deben ser menores e iguales a las cargas disponibles.

5. DISPOSITIVOS DE CONTROL Y PROTECCION DE LA LNEA DE CONDUCCIN

En las lneas de conduccin siempre es necesario el empleo de ciertos elementos cuyo objeto es proteger a las tuberas y al equipo de bombeo. Principalmente del fenmeno llamado golpe de ariete. A continuacin se comenta la funcin de los elementos de control y proteccin que se usan con ms frecuencia.a. Junta flexible. b. Vlvulas de control de aire.c. Vlvula Check o de retencin (tradicional).d. Vlvula de mariposa.e. Vlvulas de globo.f. Vlvulas de alivio contra golpe de ariete.

6. OBRAS DE ARTE EN LAS LINEAS DE CONDUCCIN

A continuacin van a ser presentados algunos tipos de obras que podemos necesitar en la lnea de conduccin: Captacin o bocatoma. Sedimentador. Obras de reparticin. Caja de vlvula de purga y de desfogue.

7. LNEA DE GRADIENTE HIDRAULICA

La lnea de gradiente hidrulica (LGH) indica la presin del agua a lo largo de la tubera bajo condiciones de operacin. Cuando se traza la lnea de gradiente hidrulica para caudal que descarga libremente en la atmosfera (como dentro de un tanque). Que puede resultar que la presin residual en el punto de descarga se vuelva positiva o negativa.La presin residual positiva, que indica que hay un exceso de energa gravitacional; quiero decir que hay energa suficiente para mover el flujo.La presin residual negativa que indica que no hay suficiente energa gravitacional para mover la cantidad deseada de agua, motivo suficiente para que la cantidad de agua no fluya; se puede volver atrasarla LGH usando un menor caudal y/o un dimetro mayor de tubera con la finalidad de tener en toda la longitud de la tubera una carga operativa de agua positiva.

8. PERDIDA DE CARGA

La perdida de carga es el gasto de energa necesaria para vencer las resistencias que se oponen al movimiento del fluido de un punto a otro en una seccin de la tubera.

a) PERDIDA DE CARGA UNITARIA: Para el clculo de prdida de carga unitaria la formula ms usada en conductos a presin es la de HAZEN-WILLIAMS aplicable para flujos turbulentos y comportamiento hidrulico rugoso y con dimetros mayores a 2

ECUACION DE HAZZEN WILLAM:

Q= 0.0004264 C * D * h

b) PRESION: En la lnea de conduccin, la presin representa la cantidad de energa gravitacional contenida en el agua. Se determina mediante la ecuacin de Bernoulli.

Z + + = Z + + + H

9. CONVINACION DE TUBERAS

El mtodo para disear la lnea de conduccin mediante la combinacin de tuberas tiene la ventaja de: manipular las prdidas de carga, conseguir presiones dentro de los rangos admisibles y disminuir considerablemente los costos del proyecto; al emplearse tuberas de menor dimetro y en algunos casos, evitar un mayor nmero de cmaras rompe presin.

10. PROBLEMAS ESPECIALES EN LINEAS DE CONDUCCIONSuelen presentarse los siguientes casos: Zonas rocosas. Vulnerables al desprendimiento de tierra. Cruce de hondonadas. Cruce de riachuelos. Cruce en suspensiones.

11. CALCULO DE LA LINEA DE CONDUCCIN

Formula de Hazen-Williams:Q= 0.2785 C * D * J En donde:Q= Caudal (m/s)D= Dimetro interno de la tubera (m)J= Perdidas de carga unitaria (m/m de conduccin)C= Coeficiente de rugosidad de Hazen-Williams Velocidades mximas recomendables para el escurrimiento del agua en los distintos tipos de tuberas

Ecuacin de diseo:

Q= 0.3117 *

Para dimetro:

D=

12. EJERCICIOS

1. EJEMPLO POR GRAVEDAD En una localidad al oeste de Trujillo se tiene que transportar agua potable de un reservorio A con una cota 91.00 msnm a otro B de 44.00 msnm con una distancia de 3500m, como se muestra en la figura. Se pide disear la lnea de conduccin si el caudal de salida es Q= 25lts/s y una velocidad V= 0.60m/s. determinar el dimetro y la velocidad de paso.

Solucin: Perdida de carga por accesoriosh = K()a. Canastilla K= 0.75b. Codo 90 K= 0.9c. Vlvula compuerta K= 0.19 d. Velocidad 0.60m/se. Gravedad 9.81m/s

h = 2*(0.75+0.9+0.19)()h = 0.068m Carga disponibleH= (Ci Cf) hH= (91 44) 0.068H= 46.932m PendienteS= H/LS= 46.932/3500S= 0.01341 Dimetro: usando la formula de Hazen-Williams y utilizando una tubera de PVC tenemos un C=150

D= D= D= Utilizaremos un tubo comercial de 6 cuyo dimetro es 0.152cm Determinar la velocidad de pasoQ= V x A, V= Q/AV= 1.38 m/s 0.60 m/s.ok

2. EJEMPLO POR BOMBEO Sin hacer consideraciones econmicas, efectese el clculo hidrulico de la lnea de conduccin A y B que se muestra en la Figura, utilizando la ecuacin de Manning para una tubera de asbesto cemento. El caudal mximo diario es de 300 lts/s (Qmax) y el bombeo es continuo durante 16 horas.

Solucin:

Elevacin de la succin 200 mElevacin de la descarga 279 mCaudal mx. 0.3 m/s Longitud de descarga 2500 m Caudal de bombeoQb= = 0.3 x Qb= 0,45 m/s (bombeo durante 16 hrs)Hm= altura dinmica total o altura de bombeoHm= arga estticaCarga esttica = 270 200 = 70 m = 7 kg/cm (presin)

Perdidas por friccin ()Proponiendo una velocidad en la tubera de 2.5 m/s (permisible de acuerdo a la tabla que nos permite un mximo de 5 m/s), se tiene que el dimetro de la tubera deber ser:Para Q=0.45 m/s y V=2.5 m/s

D = Diametro comercial (asbesto cemento) de acuerdo a la tabla es: Dc= 50 cmAl usar este dimetro, debe corregirse la velocidad = 2.29 m/sPara el clculo de las perdidas por friccin, empleamos la ecuacin de Manning.

Q= 0.3117 * , despejando

h=

Para asbesto cemento de acuerdo a tabla n=0.010h= h= 20.81 m

Perdidas por friccin ()De acuerdo a la figura se observa que no existen demasiadas vlvulas, codos, etc. Que hagan significativas las perdidas locales, por lo que asumiremos un valor conservador de 1.5 por este concepto.

Sustituyendo tenemos que la altura dinmica total (altura de bombeo) es:

Hm= 20.81 + 1.5 + 70 = 92.31 m

La presin de lnea soportada es de 9.23 kg/cmPor lo tanto, la tubera de asbesto cemento que se utilizara para este trabajo es la A-10 que resiste 10 kg/cm

BIBLIOGRAFA: MSC. ING. JOS ARBUL RAMOS. Lneas de conduccin. Cap. 5 ING. ARTURO ROCHA. HIDRAULICA DE TUBERIAS Y CANALES CAPITULO V HIDRAULICA DE TUBERIAS GUIA DE DISEO PARA LINEAS DE CONDUCCION

MSC. ING. JOS ARBUL RAMOSPgina 2