Diseo de la Lnea de Conduccin

Esquema de una lnea de conduccin

CLASE DE TUBERIA (PVC) EN FUNCION DE LA PRESION DE TRABAJO

Fuente: Reglamento Nacional de Edificaciones (R.N.E)

Clase (Kg/cm2 )

Carga esttica de

prueba (m)

Presin de trabajo

(lb/pulg.2)

Presin mxima

de trabajo

5 7.5 10 15 20 25

50 75

100 150 200 250

71.5 107.25 143.0 214.5 286.0 357.5

35 50 70

100 140 167

Tubera de conduccin

Reservorio

Fuente de abastecimiento

Perfil del terreno

Accesorios de seguridad y proteccin

Cmara rompe presin

Figura: Cmara Rompe presin Tipo 6 y 7

L

L

L

HE

0.10

0.10

0.05

Tapa Metlica

ECQ

METRADOS CRP-6

PLANTA PERFILLE

E

Aa

a

eHh

e

0.10

0.15

0.10 A

PLANTA PERFIL

METRADOS CRP-7

ECQ

Vlvulas de aire (ventosas)

Vlvula de purga

Figura: Vlvulas en la lnea de conduccin

DIM. RECOMENDABLES EN VLVULAS DE PURGA

Carga disponible

Figura: Carga disponible

TUBERIA VALVULA DE PURGA

< 4" tubera

4" 16" tubera/4

Lnea piezometrica

Ventosas

Plano piezomtrico esttico

Vlvulas de purga

Carga disponible

Figura: Lnea piezomtrica modificada

DISEO HIDRULICO DE LA TUBERA DE CONDUCCIN

Capacidad de FLUJO

Cuando el caudal se da en m3 /s :

54.0

63.22788.0

L

hDCQ

Donde: Q = Caudal en m3/s

C = Coeficiente de rugosidad de Hazen y Williams

D = Dimetro interno del tubo (m)

i = Perdida de carga total en la lnea (m)

L = Longitud de la lnea (m)

Cuando el caudal se da en l/s :

54.0

63.20004264.0

L

hDCQ

Donde: Q = Caudal (l/s)

C = Coeficiente de rugosidad de Hazen y Williams (pie 1/2/ s)

D = Dimetro interno del tubo (pulg.)

i = Perdida de carga total en la lnea (m)

L = Longitud de la lnea (Km.)

Lnea piezomtrica inicial

Lnea de carga esttica

Lnea piezomtrica modificada

CUADRO: COEFICIENTES DE FRICCION C EN FORMULA DE HAZEN Y HILLIAMS

TIPO DE TUBERIA COEFICIENTE C

Asbesto cemento Policloruro de vinilo Acero sin costura Acero soldado en espiral Fierro fundido Fierro Galvanizado Concreto Polietileno

140 150 120 100 100 100 110 150

Fuente: Manual tcnico de Instalacin de tubos LIMAPLAST S.A

Gradiente hidrulico

Para el clculo de la prdida de carga por unidad de longitud en la lnea,

se determina a travs de la siguiente expresin, derivada de Hazen y

Williams para una tubera de PVC (C=150):

87.4852.1995.0 DQJ

Donde: J = Perdida de carga unitaria (m/km)

Q = Caudal (m3 /s)

D = Dimetro interno del tubo (m)

Presin hidrulica interna

Se originan a raz de las diferencias de nivel (cotas) entre los puntos de

alimentacin y descarga de la lnea o por efecto de bombeo. En

operaciones corrientes la mayor presin se origina cuando se cierra la

descarga lo cual conlleva a un nivel de presin igual a la diferencia de

cotas entre punto inicial y final de la lnea, conocida como carga esttica

total.

Carga esttica en tuberas de conduccin

Ejemplo de aplicacin

Lnea de carga esttica (2)

Lnea de carga esttica (1)

Carga mxima de presin

Lnea de carga esttica (3)

Diseo econmico por combinacin de dimetros

Cuando se determina el dimetro de la lnea de conduccin esta resulta

una fraccin entre dos dimetros comerciales, debiendo adoptarse uno

menor o una mayor al calculado. Si se adopta uno menor se corre el

riesgo de tener mayor velocidad y mayores presiones si se desea

mantener el caudal de diseo calculado, mientras que si se adopta un

dimetro mayor el caudal en estas condiciones serian mayor al caudal de

diseo calculado.

Lo conveniente econmicamente es realizar un diseo con una

combinacin de dimetros y con longitudes suficientes que mantengas las

misma perdida de carga inicial. Se plantea una igualdad de prdidas de

carga total con respecto a las prdidas de cargas parciales:

H t = J 1 L 1 + J 2 L 2

Considerando: L 2 = L - L 1

Tenemos:

21

21

JJ

LJHL

Donde:

H t = Perdida de carga total

L = Longitud total

L 1 y L 2 = Longitudes parciales

J 1 y J 2 = Perdidas de carga unitarias parciales

Problemas Propuestos

Problema 01: Realizar el diseo hidrulico de la lnea de conduccin que

se muestra en la figura, para un caudal de diseo de 3.4 l/s y tubera de

PVC.

L= 540 m

Solucin:

Carga disponible = Cota de captacin Cota de reservorio

H =

Calculo de la perdida de carga unitaria:

J =

Dimetro de la tubera: D =

Prdida de carga en el tramo hf =

Presin dinmica en el reservorio: hfCCP

RcR =

LGH

1620 msnm

1680 msnm

P=

Hf=

Lnea de carga esttica

Problema

Disear la lnea de conduccin entre un manantial cuya cota es de

400msnm y un depsito de almacenamiento cuya cota es de 220msnm.,

para conducir un caudal de 150 lps. El trazo escogido tiene tres tramos,

cada uno de pendiente uniforme. El primero de 4 km de longitud, el

segundo desciende de la cota 360msnm a la cota 230 msnm y 2 km de

longitud; y el tercer tramo de 6km.

Se dispone de tuberas (C=120) de dimetros 12 , 10 , 8 , 6 y 4 .

Presentar un cuadro resumen.

Problema:

A Ud. se le ha contratado para realizar un proyecto de abastecimiento de

agua a una localidad en proceso de iniciacin. De los estudios realizados

en el presente ao se tiene la siguiente informacin: clima: clido,

temperatura en el mes de estudio = 26 C, periodo de diseo 15 aos.

Cota de la captacin de agua (CA) = 945 msnm. Censo poblacional se

indica en el cuadro. Ubicacin de las estructuras principales se muestra

en la grafica (considerar distancia horizontal c/100m y distancia vertical

c/25m). Se ha determinado que el caudal captado de la captacin B

ser del 45% del caudal de diseo. Material de tubera PVC. En la planta

de tratamiento se pierde una presin de 25 mca

CA

R

CB

PTAP

Ao del censo

Poblacin (Hab)

1982 386

1990 980

2007 1822

Calcular:

El diseo hidrulico de la lnea de conduccin considerando 6% por

perdidas en la conduccin.

Disear la tubera de impulsin.

Calcular la potencia de la bomba en (HP), para una eficiencia del

85 % y 12 horas de bombeo.

Indicar grficamente el tipo de tubera segn la presin de prueba.

Realizar el metrado de tuberas segn su clase para la lnea de

conduccin e impulsin.

Realizar un esquema hidrulico indicando los resultados.