Pavimentos rgidos

SANEAMIENTO AMBIENTAL I TEMA: CONDUCCIN, ALMACENAMIENTO Y ADUCCIN

ALUMNA: ROBLES ROMERO XAILA

PROCEDIMIENTO PARA EL DISEO DE UNA LNEA DE CONDUCCIN

Para el diseo de una lnea de conduccin se requiere de un plano topogrfico, mostrando plantas y elevaciones.

Para definir cotas, distancias y posibles afectaciones, sobre el derecho de va propuesto, el proyectista podr ayudarse de la informacin geogrfica de Google Earth. a) Caudal de diseo

Para el diseo de lneas de conduccin se utiliza el caudal mximo diario para el perodo del diseo seleccionado.b) Carga esttica y dinmica

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

Cargas esttica y dinmica de la lnea de conduccinc) Tuberas

Para la seleccin de la clase de tubera se debe considerar los criterios que se indican en la figura.

Presiones de trabajo para diferentes clases de tubera de PVCSe deber seleccionar el tipo de tubera en base a la agresividad del suelo y al intemperismo. 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.d) 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.e) Estructuras Complementarios

e.1) Cmara de vlvula de aireEl 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.

Vlvula de aire manuale.2) Cmara de vlvula de purgaLos sedimentos acumulados en los puntos bajos de la lnea de conduccin contopografa 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.

Vlvula de purgae.3) Cmara rompe- presinAl 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.La tubera de ingreso estar por encima de nivel del agua .

Cmara rompe-presinf) Dimensionamiento

Para el dimensionamiento de la tubera, se tendrn en cuenta las siguientes condiciones:f.1) La lnea gradiente hidrulica ( L.G.H.)La lnea gradiente hidrulica estar siempre por encima del terreno. En los puntos crticos se podr cambiar el dimetro para mejorar la pendiente.f.2) Prdida de carga unitaria ( hf)Para el propsito de diseo se consideran:Ecuaciones de Hazen y Williams para dimetros mayores a 2 pulgadas o hayfrmulas dimetros menores a 2 pulgadas como la de Fair Whipple.Q = 1 x C x D 2.63 x hf 0.541: ConstanteHazen y Williams: Fair Whipple: Q = 2 x D 2.71x hf 0.57 2: Constantehf = Hf / L Hf: prdida de carga por tramoL: Longitud del tramoDonde:f.3) PresinEn la lnea de conduccin, la presin representa la cantidad de energa gravitacional contenida en el agua. Se determina mediante la ecuacin de Bernoulli.Z1 + P1/ + V12/2g = Z2 + P2/ + V22/2g + HfDonde:Z = Cota de cota respecto a un nivel de referencia arbitraria.P/ = Altura de carga de presin P es la presin y el peso Especfico del fluido (m)V = Velocidad media del punto considerado (m/s).Hf = Es la prdida de carga que se produce de 1 a 2Si V1 = V2 y como el punto 1 esta a presin atmosfrica, o sea P1 = 0. Entonces:

P2/ = Z1 - Z2 Hf

Equilibrio de presiones dispersasf.4) Combinacin de tuberasEs posible disear la lnea de conduccin mediante la combinacin de tuberas, tiene la ventaja de optimizar las prdidas de carga, conseguir presiones dentro de los rangos admisibles y disminuir los costos del proyecto.Se define lo siguiente:Hf = Prdida de carga total (m).L = Longitud total de tubera (m).X = Longitud de tubera de dimetro menor (m).L-X = Longitud de tubera de dimetro mayor (m).hf1 = Prdida de carga unitaria de la tubera de mayor dimetro.hf2 = Prdida de carga unitaria de la tubera de menor dimetroLa prdida de carga total deseada Hf, es la suma de prdidas de carga en los dos tramos de tubera.Hf = hf2 x X + hf1 x (L-X)

Perfil de la combinacin de tuberasf.5) Perfiles en UEn zonas donde la topografa obligue el trazo de la lnea de conduccin con unperfil longitudinal en forma de U, las clases de tubera a seleccionarse sern definidas de acuerdo a los rangos de servicio que las condiciones de presin hidrosttica le impongan.

PERDIDAS DE CARGAEs la prdida de energa dinmica del fluido debido a la friccin de las partculas del fluido entre s y contra las paredes de la tubera que las contiene.

Las prdidas pueden ser continuas, a lo largo de conductos regulares, o accidentales o localizadas, debido a circunstancias particulares, como un estrechamiento, un cambio de direccin, la presencia de una vlvula, etc.Hf =Z1 + P1/ + V12/2g - Z2 - P2/ - V22/2gZ = Cota de cota respecto a un nivel de referencia arbitraria.

P/ = Altura de carga de presin P es la presin y el peso Especifico del fluido (m)V = Velocidad media del punto considerado (m/s).Hf = Es la prdida de carga que se produce de 1 a 2Lnea de conduccin:Lnea de aduccin:-Prdida de carga por Friccin:

Hazen y Williams:

Donde: Qb: Caudal de bombeo (m3/s)C: Coeficiente de rugosidad de Hazen-Williams.Dc: Dimetro interior comercial de la tubera seleccionada (m).S: Pendiente de la lnea de energa o gradiente hidrulico(m/m). Hf: Prdida de carga por friccin (m). L: Longitud de tubera con dimetro cte. (m).

-Prdidas de carga local:

Teorema de borde-Belanger: Donde: K depende del accesorio por donde transita el flujo ( codos, vlvulas, entradas, salidas, reducciones, tes, yes, uniones, etc).

FRMULA DE DISEOQ = 1 x C x D 2.63 x hf 0.541: ConstanteHazen y Williams: Fair Whipple: Q = 2 x D 2.71x hf 0.57 2: ConstanteLnea de conduccin:Hazen y Sawyer:H / L = S = 10.549 * Q1.85 / (C1.85 * D4.87)puede expresarse como:Q = 0.2788 C D2.63 S0.54Y tambin como: D = (Q / (0.2788 C S0.54))(1/2.63)Donde: Q: Caudal (m3/s)D: Dimetro (m)L: Longitud (m)S: Prdida de carga (m)C: Coeficiente de rugosidad de Hazen Williams

Coeficiente de la frmula de Hazen-williams para diversos tipos de tuberas Hierro Fundido130Hierro dctil130Concreto130PVC150Tanque de almacenamiento:Dotacin futura de almacenamiento: Estimar con el incremento anual del 0.50% al y el 2% de la dotacin media diaria.

Donde:Df = Dotacin futura en l/hab-dDo = Dotacin inicial en l/hab-dd = Variacin anual de la dotacin en porcentajet = Nmero de aos de estudio en aosCaudal Medio Diario:

Donde: Qmed = Caudal medio diario en l/s Pf = Poblacin futura en hab. Df = Dotacin futura en l/hab-dCaudal Mximo Diario:

Donde: Qmx_d = Caudal mximo diario en l/s k1 = Coeficiente de caudal mximo diario k1: 1,20 a 1,50 Qmed = Caudal medio diario en l/sCaudal Mximo Horario:

Donde:Qmax_h = Caudal mximo horario en l/sk2 = Coeficiente de caudal mximo horarioQmx_d = Caudal mximo diario en l/sLnea de aduccin:Caudal de diseo: Caudal de bombeo = Qb = Qmd x 24 / NN = Nmero de Horas de BombeoQmd = Caudal Mximo DiarioBressen:

D = Dimetro interior aproximado (m).N = Nmero de horas de bombeo al da.Qb = Caudal de bombeo obtenido de la demanda horario por persona, del anlisis poblacional y del nmero de horas de bombeo por dia (m3/s)

V = Velocidad media del agua a travs de la tubera (m/s) Dc = Dimetro interior comercial de la seccin transversal de la tubea (m).Qb = Caudal de bombeo igual al caudal de diseo (m3/s).

Velocidad media del flujo: Altura dinmica total (Ht): Ht = Hg + Hftotal + PsHs = Altura de aspiracin o succin, esto es, altura del eje de la bomba sobre elnivel inferior.Hd = Altura de descarga, o sea, la altura del nivel superior con relacin al eje dela bomba.Hg = Altura geomtrica, esto es la diferencia de nivel; (altura esttica total)Hs + Hd = HgHftotal = Prdida de carga (totales).Ps = Presin de llegada al reservorio (se recomienda 2 m).Ht = Altura dinmica total en el sistema de bombeo.

TENER EN CUENTASELECCIN DE LA CLASE DE TUBERALa seleccin de materiales de tubera para cualquier aplicacin, debe estar basada en las recomendaciones de cdigos aplicables, estndares dimensionales y especificaciones de material establecidas. Sin embargo, el ingeniero de diseo debe considerar tambin los requerimientos de servicio y parmetros tales como: resistencia mecnica, resistencia a la corrosin, facilidad de instalacin, costo y vida til. El criterio econmico estar determinado por el tipo de tubera, su dimetro y el espesor. DESCRIPCIN DE LOS TIPOS DE TUBERASTIPO DE TUBERARUGOSIDAD EN METROSCOEFICIENTE DE MANNINGCOEFICIENTE DEHAZEN WILLIAMSDIMETROS COMERCIALES EN PULGADASTIPOS DE UNINPVCLISO*0.0091501/2 - 3/4 - 1 - 1 1/4-1 1/2 - 2 -2 1/2 - 3 - 4 - 6 - 8 - 10 - 12 - 14Soldadura disolvente (unin qumica ) - Conexiones campana y espigo a presinHIERRO GALVANIZADO0.00015 A 0.000200.0151301/2- 3/4- 1 -1 1/4- 1 1/2 - 2 - 3 - 4Campana espigo - A presin con empaque de caucho - Mecnicas - Bridadas - De bola -De rosca - Victaulic - DresserTIPO TUBERARUGOSIDAD EN METROSCOEFICIENTE DE MANNINGCOEFICIENTE DEHAZEN WILLIAMSDIMETROS COMERCIALES EN PULGADASTIPOS DE UNINHIERRO FUNDIDO0.00025 A 0.000500.0131301/2- 3/4- 1 -1 1/4- 1 1/2 - 2 - 3 - 4Campana espigo - A presin con empaque de caucho - Mecnicas - Bridadas - De bola -De rosca - Victaulic - DresserACERO0.0004 A 0.00060.0121401/2 - 3/4 - 1 - 1 1/2 - 2 - 2 1/2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 8 - 10 - 12 - 16 - 18 - 20 - 24 - 30A presin - Mecnicas - Soldadura RemachadaCOBRELISO**0.0111401/4 - 3/8 -1/2 -3/4- 1 -1 1/4 - 1 1/2 -2- 2 1/2 - 3 - 4Campana - De rosca MecnicaPara tubos lisos, el valor deees de 0.00001 metros o menosEJEMPLO 01:

RECOMENDACIONESTener en cuenta siempre que al trabajar con tuberas de PVC stas debe ser tratadas con mucho cuidado ya que son susceptibles a los golpes as como a la exposicin prolongada de los rayos ultravioleta por ser sensibles deteriorando la resistencia del material.Se recomienda utilizar lo menos posible en la lnea de impulsin accesorios de cambio de direccin como los codos ya que estos son costosos.Revisar y controlar los sistemas de vlvulas.Mantener limpio los drenajes en los sitios en donde transita la tubera