LÍNEA DE CONDUCCIÓN

Sistema de Abastecimiento de

Agua Potable

Fu

en

te d

e a

gu

a

Captación

Conducción

Planta de

tratamiento

Red de

distribución

Reservorioo

Estación de

bombeo

Demanda y

consumo

Aguas NOtratadas

DEFINICIÓNUna línea de conducción es parte del sistema de abastecimiento de agua constituido por el conjunto de tuberías, accesorios, estaciones de bombeo, dispositivos de control y obras de arte destinados a transportar el agua desde la captación hasta un punto que puede ser un una planta de tratamiento o un reservorio de almacenamiento de donde será distribuida en condiciones adecuadas de calidad, cantidad y presión.

CLASIFICACIÓNLínea de conducción por gravedad: LINEA DE CONDUCION

Se da este nombre cuando la tubería conduce agua aprovechando una carga hidráulica disponible.

Líneas de conducción por bombeo: LINEA DE IMPULSIÓN

Es la de tubería que conduce el agua desde una estación de bombeo hasta el reservorio.

HIDRAULICA DE LAS CONDUCCIONES

f

Dk

f Re

51,2

71,3

/log2

1

Para el SI

g

Q

D

Lf

gD

Lfh f 2

2

5

2 8

2

v

ECUACIÓN DE DARCY

2

50827,0 Q

D

Lfh f

5,0

5,05,22

8 f

SDgQ

5,0

5,05,2

478,3f

SDQ

El cálculo de f

ECUACIÓN DE COLEBROOK-WHITE

Flujo laminar Re

64f

Flujo turbulento

gDSD

DkgDSV

2

51,2

71,3

/log22

gDSD

DkgDS

DQ

2

51,2

71,3

/log2

2

2

4

128

Dg

QLh f

ECUACIÓN DE

HAGEN-POISEUILLE

HIDRAULICA DE LAS CONDUCCIONES

87,485,1

85,161072,1

DC

LQxh

h

f

ECUACIÓN DE HAZEN & WILLIAMS

54,063,20004264,0 SDCQ h

La ecuación es válida para:

- Agua

- Flujo turbulento

- Tuberías >= 2”

Para el SI

54,063,22785,0 SDCQ h

Q: lt/s

D: pulg

S:

m/km

L : km

Q: m3/s

D: m

S: m/m

L : m

87,485,1

85,1

668,10DC

LQh

h

f

ECUACIÓN GENÉRICA DEL FLUJOm

n

fD

Qkh

ECUACIÓN DE CONTINUIDAD4

2DVQ

n

f rLQh

Valores de Ch

Material Ch Material Ch

Acero corrugado

(chapa ondulada)

60 Acero com juntas lock-bar,

tubos nuevos

130

Acero con juntas

lock-bar, en servicio

90 Acero galvanizado 125

Acero rebitado,

tubos nuevos

110 Acero rebitado, en uso 85

Acero soldado,

tubos nuevos

130 Acero soldado, en uso 90

Acero soldado con

revestimiento

especial

130 Cobre 130

Concreto, bién

acabado

130 Concreto, acabado

comum

120

Valores de Ch

Material Ch Material Ch

Fierro fundido

nuevo

130 Fierro fundido 20-30 años

de uso

100

Fierro fundido

usado

90 Fierro fundido dúctil con

revestimiento

130

Madera con duelas 120 Plásticos (PVC, HDPE,

GRP)

150

DIAGRAMA DE MOODY

LINEA DE CONDUCION

El diseño en este tipo de conducción

consistirá en determinar el diámetro

comercial del tubo, que conducirá el

gasto deseado con una pérdida de

carga en la conducción igual a la

carga disponible.

Si se pretende aprovechar la carga

disponible para la generación de

energía eléctrica, el diámetro de la

tubería se determinará con base en

el análisis económico

correspondiente.

PLANO DE CARGA EFECTIVO

PLANO DE CARGA ABSOLUTA

Patm

POSICION DE LA TUBERIA EN RELACION A LAS LINEAS Y

PLANOS DE CARGA

POSICIÓN N° 1

- Flujo normal

- Caudal garantizado

según el cálculo

- Situación preferencial

PLANO DE CARGA EFECTIVO

PLANO DE CARGA ABSOLUTA

Patm

POSICION DE LA TUBERIA EN RELACION A LAS LINEAS Y

PLANOS DE CARGA

POSICIÓN N° 2

- Flujo con superficie

libre (canal)

PLANO DE CARGA EFECTIVO

PLANO DE CARGA ABSOLUTA

Patm

POSICION DE LA TUBERIA EN RELACION A LAS LINEAS Y

PLANOS DE CARGA

POSICIÓN N° 3

- P negativa en el tramo CDE

- Ambiente favorable para

desprendimiento de aire disuelto

y formación de vapor

- Formación de bolsa gaseosa (aire-

vapor) que si no se elimina podría

crecer hasta que P = Patm

- A medida que la bolsa crece el gasto disminuye

hasta un valor compatible con esta situación

- A partir de D hasta F el flujo será a Patm sin llenar

la tubería

D

C

B

A

E

M

F

PLANO DE CARGA EFECTIVO

PLANO DE CARGA ABSOLUTA

Patm

POSICION DE LA TUBERIA EN RELACION A LAS LINEAS Y

PLANOS DE CARGA

POSICIÓN N° 4

- P negativa en el tramo CDE

- Semejante al caso anterior pero en

peores circunstancias

- El gasto es reducido e imprevisible

D

C

B

A

E

PLANO DE CARGA EFECTIVO

PLANO DE CARGA ABSOLUTA

Patm

POSICION DE LA TUBERIA EN RELACION A LAS LINEAS Y

PLANOS DE CARGA

POSICIÓN N° 5

- P negativa en el tramo CDE

- El flujo será posible si

previamente se prepara la tubería

como un sifón

D

C

B

A

E

PLANO DE CARGA EFECTIVO

PLANO DE CARGA ABSOLUTA

Patm

POSICION DE LA TUBERIA EN RELACION A LAS LINEAS Y

PLANOS DE CARGA

POSICIÓN N° 6

- Se trata de un sifón que trabaja en

las peores condiciones

D

C

B

A

E

PLANO DE CARGA EFECTIVO

PLANO DE CARGA ABSOLUTA

Patm

POSICION DE LA TUBERIA EN RELACION A LAS LINEAS Y

PLANOS DE CARGA

POSICIÓN N° 7

- Es imposible el flujo por acción

de la gravedad

- El agua circulará si solo se instala

una bomba capaz de impulsar por

encima del punto donde la tubería

corta al plano de crga efectiva

D

C

B

A

E

CRITERIOS DE DISEÑO

- El diseño debe compatibilizar

criterios técnicos y económicos.

- Se debe aprovechar al máximo la

carga hidráulica disponible para el

caudal requerido.

- El diámetro mínimo seleccionado

debe ser capaz de soportar las

presiones actuantes de tal manera

que sean menores a la resistencia

mecánica del material de la tubería.

B

A

H

INFORMACIÓN GENERAL DE UNA

LINEA DE CONDUCIONPara el diseño de una línea de conducción se requerirá un plano topográfico que muestre plantas y elevaciones; para lo cual será necesario definir, mediante una selección de alternativas, la ruta sobre la que se efectuará dicho levantamiento, y para ello el proyectista podrá ayudarse de información ya existente de la zona de estudio.

03 CODO 22.5°xØ110mm.

02 CODO 45°xØ110mm. 01 CODO 22.5°xØ110mm.

01 CODO 45°xØ110mm.

01 CODO 45°xØ110mm.

458

457

455

456

454

453

452

451

450

449

447

446

445

448

460

459

Es posible contar con la siguiente información:

•Mapas topográficos, hidrográficos, geológicos, etc.

•Cartas de uso de suelo, normalmente editadas por el

Instituto Geográfico Nacional (ING). Estas cartas permitirán

definir posibles afectaciones sobre el derecho de vía

propuesto.

•Fotografías aéreas, cuya toma podría ser conveniente en

caso de que no se cuente con mapas o cartas.

CRITERIOS DE DISEÑOSe debe tener en cuenta los siguientes criterios técnicos

• Carga hidráulica disponible

• Caudal de conducción

• Clase de la tubería

– Material

– Presiones de trabajo

• Diámetro

• Estructuras y accesorios complementarios

CARGA HIDRÚLICA DISPONIBLE

Se considera la diferencia de cotas entre el nivel mínimo en la

estructura de almacenamiento más elevado y el nivel máximo en la

estructura inferior.

Es necesario considerar las condiciones favorables para aprovechar

la gravedad evitando puntos por encima del plano carga efectivo y

absoluto.

CRITERIOS DE DISEÑO

permd QQQ

pmd QkQQ 1

CAUDAL DE CONDUCCIÓN

AGUAS NO TRATADAS

Desde la estructura de almacenamiento más elevada que es la

captación hasta la parte inferior que es la planta de tratamiento (PT),

se considera como caudal de diseño, el caudal máximo diario más un

caudal de pérdidas en la PT.

El porcentaje de pérdidas se encuentra en un 5% y un 10%

AGUAS TRATADAS

La estructura de almacenamiento más elevada son

tanques de almacenamiento de la PT y la inferior el

reservorio de almacenamiento.

CRITERIOS DE DISEÑO

CLASE DE LA TUBERÍA

PRESIONES DE TRABAJO

La resistencia mecánica de la tubería para cada material, especificada

por clase y series están definidas por las máximas presiones internas

y externas que actúan en la línea.

Las presiones internas son generadas por la carga estática o el plano

de carga efectiva y las presiones externas por la carga del relleno en

la zanja y las sobrecargas del tránsito vehicular.

MATERIAL

Producto de los estudios de campo, ya sea topográfico,

catastral y geotecnia se especifica el tipo de material: PVC,

HDPE, HD, GRP, concreto, HG, acero, etc.

CRITERIOS DE DISEÑO

nn

fff QLLrQLrhhHh )( 121121

Hh f

DIÁMETRO

El diámetro debe ser aquel que aproveche al máximo la carga

hidráulica disponible en vencer las pérdidas por fricción es decir:

Para un caudal de conducción de diseño, una carga hidráulica

disponible y la longitud de la tubería, es posible combinar dos o

más diámetros comerciales.

ESTRUCTURAS Y ACCESORIOS COMPLENETARIOS

Desarenadores, cámaras rompe-presión, válvulas de aire, válvulas

de purga, válvulas reguladoras de presión, sostenedoras de

presión y válvulas reductoras de presión.

CRITERIOS DE DISEÑO GEOMETRICO

Para definir el trazo de una conducción será necesario

combinar aspectos económicos y de funcionamiento

hidráulico.

•El trazo definitivo de la conducción se deberá encontrar

mediante el proceso de proponer varias alternativas de

trazos, considerando la negociación de las afectaciones a

terceros por el derecho de paso de la conducción, y se

revisará para cada una, el costo total del sistema,

incluyendo las estructuras necesarias para la operación,

mantenimiento y buen funcionamiento hidráulico.

•En general se procurará que los trazos se ubiquen por

calles, derechos de vía de carreteras, líneas de transmisión

eléctrica, líneas de ferrocarriles, veredas, o límites e

predios.

CRITERIOS DE DISEÑO GEOMETRICO•La tubería deberá seguir, en lo posible, el perfil del terreno.

•Se procurará asimismo que cuando la tubería se aloje en

zanja, la excavación en roca sea mínima. La localización se

escogerá de tal forma que sea la más favorable, respecto al

costo de construcción y a las presiones hidráulicas

resultantes.

•Se deberá tener especial atención en la línea de gradiente

hidráulico, ya que mientras más cercana esté la conducción a

esta línea, la presión en los tubos será menor; esta condición

puede traer como consecuencia un ahorro en el costo de la

tubería.

• En ocasiones, las presiones altas se podrán reducir

rompiendo la línea de gradiente hidráulico con la instalación

de almacenamientos auxiliares, como cajas rompe presión.

En planta se buscará que el trazo de la tubería sea lo más

recto posible.