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Fig.6. Sifón

Si la tubería se encuentra por encima del plano piezométrico estático y por debajo del planopiezométrico estático más la presión atmosférica total, se constituye un sifón y por lo tanto

habrá necesidad de la instalación del equipo necesario para cebar el sifón.

Tubería por encima del plano estático de presión absoluta

Como se observa en la fiura ! en este caso es imposible el flujo por ravedad y seránecesaria la utilización de bombeo.

"i.. !.Se requiere bombeo

CARACTERÍSTCAS FÍSCAS !E "A C#$!%CC&$ F#R'A!A

(ál)ula de purga

Son válvulas instaladas lateralmente, en todos los puntos bajos del trazado, #no debenubicarse en tramos planos$, como se indica en las fiuras % y &, donde haya posibilidad deobstrucción de la sección de flujo por acumulaciones de sedimentos, facilitando así las laboresde limpieza de la tubería.

'a derivación se hace por medio de una te cuyo diámetro mínimo es de () #*cm$.

+n la tabla ( se indican los diámetros de dicha derivación sen el diámetro de la tuberíaprincipal, la cual se basa en el criterio de - de diámetro principal.

Tabla *

iámetro de la válvula de pura

Tubería principal +urga

!iámetro ,plg- !iámetro ,+lg-

 

2

  3

 

4

 

6

 

8

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/ 01 21

"i. 3. 4álvula de pura.

(entosas

'as ventosas son válvulas de e5pulsión o admisión de aire, de funcionamiento automático,que deben ubicarse en los puntos altos de la conducción, siempre que la presión en dichopunto no sea muy alta o menor que la presión atmosférica.

"i. 6. 7bicación de la ventosa y detalle de la válvula.

+stas válvulas tienen varias funciones8 2$ e5peler el aire de dentro de la tubería durante sullenado9 ($ e5pulsar el aire que tiende a acumularse en los puntos altos, y %$ admitir aire en elcaso de operación de una válvula de pura que pueda crear presiones neativas en la tubería#ver fiura 6$. Como criterio eneral, el diámetro de la ventosa es : del diámetro de la tuberíaprincipal y en todo caso mayor de :).

(ál)ulas de control

 ;demás de los elementos vistos anteriormente, se deberán instalar válvulas de control alcomienzo de la conducción, al final y cada 2111 metros. <ediante estas válvulas se podránaislar tramos de tubería en caso de rotura de ésta.

ateriales / presiones de traba0o

'as tuberías utilizadas para conducciones forzadas son construidas con diferentes materiales.'os materiales más comunes son acero, asbesto=cemento, hierro fundido, concreto o plástico

#>4C$, son diferentes características de ruosidad sen se observa en la tabla 21.*.

?odas las tuberías son construidas para resistir diferentes presiones de trabajo, y aun dentrodel mismo material hay diferentes @clases) de tuberías sen sean sus especificaciones deconstrucción.

+n las tablas % y 0 se presentan alunos valores de presión má5ima de trabajo y diámetroscomerciales de tuberías en asbesto=cemento y >4C.

Tabla 1

Clases de tubería de asbesto=cemento #etrnit$

Clases +resión má2ima Series de diámetros disponibles comercialmente

ser)icios ,3g4cm*- ,plg-

%1 2*.1 (, %, 0, &, 3, 21, 2(, 20, 2&, 23, (1, (0

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(* 2(.* (, %, 0, &, 3, 21, 2(, 20, 2&, 23, (1, (0

(1 21.1 0, &, 3, 21, 2(, 20, 2&, 23, (1, (0

2* !.* &, 3, 21, 2(, 20, 2&, 23, (1, (0, (3

21 *.1 &, 3, 21, 2(, 20, 2&, 23, (1, (0, (3

Tabla 5

Aelación diámetro=espesor #A+$ para tuberías de >4C #>;4CB unión $

R!E +resión má2ima Serie de diámetro disponibles comercialmente

de ser)icios ,3g4cm*- ,+lg-

(2 20.1& (, ( : , %, 0, &, 3, 21, 2(

(& 22.(* (, ( : , %, 0, &, 3, 21, 2(

%(.* 3.!6 %, 0, &, 3, 21, 2(

02 !.1% 0, &, 3, 21, 2(

Cuando la presión en un punto determinado del trazado sobrepasa la presión má5ima detrabajo, se pueden dar diferentes soluciones a saber8

 

Modifcación del trazado de la tubería. En ocasiones resulta más conveniente

cambiar el alineamiento horizontal de la tubería con el fn de salvar el accidentetoporáfco causante del problema. En ocasiones puede resultar una lonitud detubería mucho ma!or "ue no compensa el sobrecosto de aumentar la clase de latubería.

 

#ambiar la $clase% de la tubería o material de &sta. En este caso se deberácambiar el tramo "ue se encuentre con presiones e'tremadamente altas( sedeberá emplear tubería de acero "ue puede llear a resistir presiones del orden delos 8) *+cm2. En la fura ,).8 se ilustra un trazado ba-o estas condiciones( en elcual se hace necesario cambiar la clase de la tubería en los ,( 2 ! 3.

 

#onstrucción de cámaras de "uiebre de presión. Estas cámaras construidas enlos puntos ! / 0en el caso del e-emplo de la fura ,).81( modifcan la líneapiezom&trica lorando en estos puntos una presión iual a la presión atmos&rica !reduciendo la presión en los puntos críticos. Este tipo de cámaras se ilustra en lafura ,,

"i. 21.>resiones de trabajo.

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CD'C7'B + '; 'EF+; + CBF7CCGHF .

7na de las fórmulas más empleadas para en el cálculo de tuberías forzadas es la de Iazen=Jilliams. Ksta es una fórmula empírica resultante del análisis estadístico de una rancantidad de datos e5perimentales. +s aplicada satisfactoriamente para cualquier materialentre 1.1* m y %.*1 m de diámetro. Su formulación es la siuiente8

LM1.(!3* C(.&%N1.*0

+n donde8

L M Caudal #m%Os$

M iámetro interno de la tubería #m$

N M >érdidas de cara unitaria #mOm de conducción$

C M coeficiente de ruosidad de Iazen= Jilliams.

Coeficiente de ruosidad, C.

+l coeficiente de ruosidad es una función principalmente del material de la tubería y delestado de las paredes del tubo. Con el tiempo se presentarán incrustaciones de calcio ymanesio #contenidos en el aua$ en las paredes de la tubería, modificando su ruosidad9este fenómeno es especialmente crítico para tuberías de acero o hierro fundido, +n lasiuiente fiura caso #b$. 'os tubos de concreto, asbesto=cemento, cobre y plástico mantienenpor un mayor período de tiempo sus características oriinales de ruosidad. Btro factor de laruosidad es la corrosión de la tubería, la cual se manifiesta por medio de @tubérculos) que

aparecen en la superficie interna como en el caso #c$. +ste fenómeno es más controlable queel de la incrustación, ya que es posible revestir adecuadamente la superficie interna de latubería.

'a tabla * presenta la alteración que sufren las tuberías de acero y hierro fundido con eltiempo. Como se puede observar, estos materiales son muy susceptibles de alteración y por lotanto se recomienda disePar la tubería con un valor de C de la tubería en uso, aun cuando elvalor de C oriinal es de interés para conocer el caudal inicial.

Tabla

Aeducción porcentual de las características de ruosidad para acero y hierro fundido, senIazen=Jilliams

!iámetro.

A7os.

0) %1)

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Fueva 211 211

(1 &3 !!

%1 *3 &6

'a tabla & indica alunos valores comunes de C para diferentes materiales9 allí también seobserva la reducción radual del coeficiente de ruosidad con el tiempo.

Tabla 6

Coeficientes de ruosidad típicos

aterial de la tubería C

 ;cero remachado #nuevo$ 221

 ;cero remachado #usado$ 3*

 ;cero soldado #nuevo$ 2%1

 ;cero soldado #usado$ 61

Iierro fundido #nuevo$ 2%1

Iierro fundido #2*=(1 aPos$ 211

Iierro fundido #/(1 aPos$ 61

Concreto #buena terminación$ 2%1

Concreto #terminación comn$ 2(1

 ;sbesto=cemento 201

>lástico #>4C$ 2*1

ES+ECFCAC#$ES +ARA CA$A"ES RE(EST!#S.

Conductos cerrados a superficie libre.

+ste tipo de conducciones tienen las mismas ventajas y desventajas que las conduccionesabiertas con e5cepción de la posible contaminación e5terna del aua. 'os conductos puedenser prefabricados o construidos en el sitio. +l método de cálculo es similar y solo difiere encuanto a las recomendaciones de velocidad y pérdidas.

Conductos prefabricados.

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Comnmente se trata de tuberías fabricadas en diferentes materiales y diámetros como porejemplo8

•  ubería de res.

•  ubería de cemento.

•  ubería 5#.

'a tubería de res y la cemento se fabrican de hasta %&) #62 cm$ de diámetro y la unión entrela campana y el espio se hace por medio de mortero 28(, unión asfáltica o anillo de caucho.

•  ubería de concreto reorzado.

'a tubería de concreto reforzado se fabrica desde 2.1 m de diámetro en adelante y su uniónconsiste en eneral en anillos de caucho.

Conductos construidos en el sitio.

>ueden ser de diferentes formas sen lo indicado en la siuiente fiura.

+specificaciones de disePo8 Qotacoma=esarenador.

4elocidad mínima.

'a velocidad mínima especificada es de 1.& mOs a tubo lleno. +sta norma satisface lanecesidad de obtener una velocidad que sea capaz de permitir el arrastre de materialsedimentario.

4elocidad má5ima.

'a velocidad má5ima depende del material de la tubería y se específica por la erosión delmaterial de ésta.

?ubería de res8 * mOs

?ubería de concreto. 0 mOs

iámetro mínimo8 &) #1.2* m$

>érdidas por e5filtración.

Tabla 8.

4alores típicos de e5filtración.

!iámetro E2filtración !iámetro E2filtración

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,+lg- ,"4s. 9m.- ,+lg.- ,"4s. 9m.-

& 1.213 2( 1.(1%

3 1.2%* 2* 1.(*!

21 1.2!1 23=(& 1.01&

+cuación de disePo.

?radicionalmente, la ecuación de disePo para conductos con flujo por ravedad ha sido laecuación de <annin8

ecuación #2$

en donde8

L M Caudal #m%Os$.