Calculo Tanques Rompe Presion

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  • GUA DE DISEO PARA LNEAS DE CONDUCCIN E IMPULSIN DE SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE

    AGUA RURAL

    Lima, 2004

  • El presente documento fue elaborado por el consultor ingeniero Salvador Tixe para la Unidad de Apoyo Tcnico en Saneamiento Bsico Rural del Centro Panamericano de Ingeniera Sanitaria y Ciencias del Ambiente.

  • OPS/CEPIS/04.105 UNATSABAR

    Contenido

    Pagina 1. Objetivo ............................................................................................................ 4 2. Definiciones ...................................................................................................... 4 3. Aplicacin ......................................................................................................... 4 4. Informacin Bsica ........................................................................................... 4 5. Trazado ............................................................................................................. 5 6. Diseo de la lnea de conduccin ..................................................................... 5

    6.1. Caudal de diseo ...................................................................................... 5 6.2. Carga esttica y dinmica ........................................................................ 5 6.3. Tuberas ................................................................................................... 6 6.4. Dimetros ................................................................................................ 7 6.5. Estructuras complementarias ................................................................... 7 6.6. Dimensionamiento ................................................................................... 9

    7. Diseo de la lnea de Impulsin ..................................................................... 11

    7.1. Caudal de diseo .................................................................................... 11 7.2. Seleccin de dimetro ............................................................................ 12 7.3. Tuberas ................................................................................................. 12 7.4. Altura dinmica total (Ht) .................................................................... 12 7.5. Calculo del fenmeno de golpe de ariete ............................................... 13 7.6. Estructuras complementarias ................................................................ 14 7.7. Lnea gradiente hidrulica ...................................................................... 14

    8. Problemas especiales en el trazo de la lnea de conduccin e impulsin ....... 14 Bibliografa .............................................................................................................. 16 Anexo Anexo 1. baco de Allievi ...................................................................................... 17

  • OPS/CEPIS/04.105 UNATSABAR

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    Gua de diseo para lneas de conduccin e impulsin de sistemas de abastecimiento de agua rural

    1. Objetivo

    Establecer criterios para el diseo de lneas de conduccin e impulsin de sistemas de abastecimiento de agua rural.

    2. Definiciones

    . Cmaras rompe presin: Estructura que permite disipar la energa y reducir la presin relativa a cero (presin atmosfrica), con la finalidad de evitar daos a la tubera.

    . Carga dinmica: En cualquier punto de la lnea, representa la diferencia de la carga esttica y la prdida de carga por friccin en la tubera.

    . Golpe de ariete: Se denomina a la sobrepresin que reciben las tuberas, por efecto del cierre brusco del flujo de agua.

    . Lnea de conduccin: En un sistema por gravedad, es la tubera que transporta el agua desde el punto de captacin hasta el reservorio. Cuando la fuente es agua superficial, dentro de su longitud se ubica la planta de tratamiento.

    . Lnea gradiente hidrulica: Es la lnea que indica la presin en columna de agua a lo largo de la tubera bajo condiciones de operacin.

    . Lnea de impulsin: En un sistema por bombeo, es el tramo de tubera que conduce el agua desde la estacin de bombeo hasta el reservorio.

    . Nivel de carga esttica: Representa la carga mxima a la que puede estar sometida una tubera al agua cuando se interrumpe bruscamente el flujo.

    . Prdida de carga unitaria (hf): Es la prdida de energa en la tubera por unidad de longitud debida a la resistencia del material del conducto al flujo del agua. Se expresa en m/km o m/m.

    . Prdida por tramo (Hf): Viene a representar el producto de prdida de carga unitaria por la longitud del tramo de tubera.

    . Reservorio: Es la instalacin destinada al almacenamiento de agua para mantener el normal abastecimiento durante el da.

    . Vlvula de aire: Vlvula para eliminar el aire existente en las tuberas; se las ubica en los puntos altos de la lnea.

    . Vlvula de purga: Vlvula ubicada en los puntos ms bajos de la red o conduccin para eliminar acumulacin de sedimentos.

    3. Aplicacin

    La aplicacin de la presente gua ser en sistemas rurales y pequeas localidades.

    4. Informacin bsica

    Para el diseo se requiere de:

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    a) Informacin de la poblacin. b) Investigacin de la fuente: Caudal y temporalidad c) Plano topogrfico de la ruta seleccionada. d) Estudio de suelos y si es el caso estudio geolgico para determinar la estabilidad del

    terreno. e) Calidad fisicoqumico de la fuente.

    5. Trazado

    Se tomar en cuenta lo siguiente: a) Evitar pendientes mayores del 30% para evitar velocidades excesivas. b) En lo posible buscar el menor recorrido siempre y cuando esto no conlleve a

    excavaciones excesivas u otros aspectos. 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, nivel fretico alto, cementerios y otros servicios. e) Utilizar zonas que sigan o mantengan distancias cortas a vas existentes o que por su

    topografa permita la creacin de caminos para la ejecucin, operacin y mantenimiento.

    f) Evitar zonas vulnerables a efectos producidos por fenmenos naturales y antrpicos. g) Tener en cuenta la ubicacin de las canteras para los prstamos y zonas para la

    disposicin del material sobrante, producto de la excavacin. h) Establecer los puntos donde se ubicarn instalaciones, vlvulas y accesorios, u otros

    accesorios especiales que necesiten cuidados, vigilancia y operacin.

    6. Diseo de la lnea de conduccin 6.1 Caudal de diseo

    Para el diseo de lneas de conduccin se utiliza el caudal mximo diario para el

    perodo del diseo seleccionado.

    6.2 Carga esttica y dinmica

    La Carga Esttica mxima aceptable ser de 50 m y la Carga Dinmica mnima ser de 1 m.

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    ELEV

    AC

    ION

    CAPTACION

    PERFIL DE LA LINEA DE CONDUCCION

    DISTANCIA

    RESERVORIO

    L.G.H.

    CARGA ESTATICA

    PERDIDADE ENERGIA

    CARGA DINAMICA

    Figura 1. Cargas esttica y dinmica de la lnea de conduccin

    6.3 Tuberas

    Para la seleccin de la clase de tubera se debe considerar los criterios que se

    indican en la figura 2.

    TRAMO

    TUBERIA CLASE 15TUBERIA CLASE 7.5TUBERIA CLASE 5TUBERIA CLASE 5

    PERFIL DEL TERRENO

    LINEA DE GRADIENTE HIDRAULICA

    NIVEL DE CARGA ESTATICA

    100

    75

    50

    0CAPTACION

    DISTANCIA

    ELEV

    AC

    ION

    LIMITE DE TUB. CLASE 10

    LIMITE DE TUB. CLASE 7.5

    LIMITE DE TUB. CLASE 5

    CARGA ESTATICA (m)50 m 75 m

    100 m150 m

    150LIMITE DE TUB. CLASE 15

    RESERVORIO

    Figura 2. Presiones de trabajo para diferentes clases de tubera de PVC

    Se deber seleccionar el tipo de tubera en base a la agresividad del suelo y al intemperismo. En este ltimo caso, de usarse el fierro galvanizado se le dar una proteccin especial.

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    Aquella en caso que por la naturaleza del terreno, se tenga que optar por tubera

    expuesta, se seleccionar por su resistencia a impactos y pueda instalarse sobre soportes debidamente anclados.

    6.4 Dimetros

    El dimetro se disear para velocidades mnima de 0,6 m/s y mxima de 3,0 m/s. El dimetro mnimo de la lnea de conduccin es de 3/4 para el caso de sistemas

    rurales.

    6.5 Estructuras complementarias a) Cmara de vlvula de aire

    El aire acumulado en los puntos altos provoca la reduccin del rea del flujo del

    agua, produciendo un aumento de prdida de carga y una disminucin del gasto. Para evitar esta acumulacin es necesario instalar vlvulas de aire automticas (ventosas) o manuales (figura 3).

    TUBERIA DETUBERIA DE ENTRADA SALIDA

    Figura: 3. Vlvula de aire manual

    b) Cmara de vlvula de purga

    Los sedimentos acumulados en los puntos bajos de la lnea de conduccin con topografa accidentada, provocan la reduccin del rea de flujo del agua, siendo necesario instalar vlvulas de purga que permitan peridicamente la limpieza de tramos de tuberas (figura 4).

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    LINEA DE CONDUCCIONTUBERIA DE LA

    SALIDA DE SEDIMENTOS

    Figura 4. Vlvula de purga

    c) Cmara rompe-presin

    Al existir fuerte desnivel entre la captacin y algunos puntos a lo largo de la lnea de conduccin, pueden generarse presiones superiores a la mxima que puede soportar la tubera. En este caso se sugiere la instalacin de cmaras rompe-presin cada 50 m de desnivel.