Catedrático: Ing. Kayson Bejarano

Alumnos : Pedro Miguel Inga Beltrán

Luis Alberto Porras Quintana

Christian Bejarano Pérez

UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS

Curso: Abastecimiento De Aguas

Tema:

LINEAS DE CONDUCCIÓN Y ADUCCIÓN

• Es el tramo de tuberías que transporta agua desde

la captación hasta la planta potabilizadora, el

tanque de regulación, o a la red de distribución,

dependiendo de la configuración del sistema de

abastecimiento del agua potable. Una línea de

conducción debe seguir en lo posible el perfil del

terreno y debe ubicarse de manera que pueda

inspeccionarse fácilmente. Esta puede diseñarse

para trabajar por gravedad (cuando la fuente

abastecedora se encuentra a nivel topográfico

elevado) o bombeo (cuando la fuente abastecedora

se encuentra a nivel topográfico bajo).

GST: Sistema de

abastecimiento por

gravedad sin tratamiento

GCT: Sistema de

abastecimiento por

gravedad con tratamiento

BST: Sistema de

abastecimiento por bombeo

sin tratamiento

BCT: Sistema de

abastecimiento por bombeo

con tratamiento

• A) SISTEMA DE ABASTECIMIENTO POR GRAVEDAD SIN TRATAMIENTO:

Son sistemas donde la fuente de abastecimiento de agua de buena calidad y no requiere tratamiento (sin Planta de Tratamiento), proviene de agua de manantiales que es limpia por naturaleza debido a la filtración y purificación de agua de lluvias.

Entre sus componentes tenemos:

• La captación de la fuente abastecedora de agua

• La línea de conducción, por tubería enterrada que lleva el agua de la captación al reservorio

• SISTEMA DE ABASTECIMIENTO POR GRAVEDAD SIN TRATAMIENTO:

• Válvula de aire, el aire acumulado en los puntos altos provoca la reducción del área de flujo del agua, produciendo un aumento de perdida de carga y una

disminución del gasto. Para evitar esta acumulación es necesario instalar válvulas de aire pudiendo ser automáticas o manuales. Debido al costo elevado de las válvulas automáticas, en la mayoría de las líneas de conducción se utilizan válvulas de compuerta con sus

respectivos accesorios que requieren ser operadas periódicamente.

• Válvula de Purga, Los sedimentos acumulados en los puntos bajos de la línea de conducción con topografía accidentada, provocan la reducción del área de flujo del agua, siendo necesario instalar válvulas de purga que permitan periódicamente la limpieza de tramos de tuberías

• SISTEMA DE ABASTECIMIENTO POR GRAVEDAD SIN TRATAMIENTO:

• Cámara Rompe Presión, Cuando existe mucho desnivel entre la captación y algunos puntos a lo largo de la línea de conducción, pueden generarse presiones superiores a la máxima que puede soportar una tubería. En esta situación, es necesaria la construcción de cámaras rompe presion que permitan disipar la energía y reducir la presion relativa a cero (presion atmosférica), con la finalidad de evitar danos en la tubería. Estas estructuras permiten utilizar tuberías de menor clase, reduciendo considerablemente los costos en las obras de abastecimiento de agua potable. Se coloca cada 50 m.

• SISTEMA DE ABASTECIMIENTO POR GRAVEDAD SIN

TRATAMIENTO:

Ventajas Desventajas

Bajo costo de inversión,

operación y

mantenimiento.

Requerimientos de

operación y

mantenimiento reducidos.

No requiere operador

especializado.

Baja o nula contaminación

Por su origen el agua

puede contener un alto

contenido de sales

disueltas.

• B) SISTEMA DE ABASTECIMIENTO POR GRAVEDAD CON TRATAMIENTO:

• Cuando las fuentes de abastecimiento son aguas superficiales captadas en canales, acequias, ríos, etc., que en su mayoría están contaminadas debido a la acción el hombre y tambien de la naturaleza y requieren ser clarificadas y desinfectadas antes de su distribución es decir requiere una Planta de Tratamiento .

• Tratamiento Químico.- La cloración es el método más ampliamente utilizado para desinfectar el agua. La fuente de cloro puede ser el hipoclorito de sodio (tal como blanqueador casero o electrolíticamente generado a partir de una solución de sal y agua), la cal clorada o el hipoclorito hiperconcentrado (comprimidos de cloro). El yodo es otro desinfectante químico excelente, pero no debería utilizarse por períodos prolongados (más de unas cuantas semanas).

• SISTEMA DE ABASTECIMIENTO POR GRAVEDAD CON TRATAMIENTO:

Entre sus componentes tenemos:

• La captación de la fuente abastecedora de agua

• El Sedimentador, retiene partículas de tierra y arena que se asientan en la base.

• Pre Filtros, donde se retienen las partículas mas pequeñas, junto con ellas algunos microbios y bacterias.

• Filtro lento de arena, es el sistema de tratamiento de agua más antiguo del mundo, de acuerdo a las características del agua puede requerir de acondicionamiento previo mediante prefiltración y sedimentación, copia el proceso de purificación que se produce en la naturaleza cuando el agua de lluvia atraviesa los estratos de la corteza terrestre y forma los acuíferos o ríos subterráneos.

• SISTEMA DE ABASTECIMIENTO POR GRAVEDAD CON TRATAMIENTO:

• Filtro rápido, Los filtros de gravedad están constituidos por un lecho filtrante de arena con un espesor de 0.6 m a 2.0 m, el agua fluye a través de la arena, y en ese recorrido los sólidos se quedan atrapados en la arena. El agua filtrada es recogida en el fondo del filtro a través de un sistema de recolección. Los sólidos retenidos deben ser periódicamente removidos invirtiendo el flujo de agua. El lavado se realiza a intervalos de uno a dos días.

Ventajas Desventajas Remueve la turbiedad del agua cruda. Requiere de personal capacitado para operar y

mantener la planta de tratamiento.

Puede demandar del uso de productos químicos

para el proceso de clarificación del agua.

Requiere desinfección obligatoria.

Mayor costo de O & M que los sistemas GST.

Tarifas elevadas.

• C) SISTEMA DE ABASTECIMIENTO

POR BOMBEO SIN TRATAMIENTO:

• Estos sistemas también se abastecen con

agua de buena calidad que no requiere

tratamiento previo a su consumo. Sin

embargo, el agua necesita ser bombeada

para ser distribuida al usuario final.

Generalmente están constituidos por

pozos.

Ventajas Desventajas

Desinfección poco exigente

Menor riesgo a contraer enfermedades

relacionadas con el agua .

Requiere de personal especializado para

operar y mantener sistemas de bombeo

Requiere elevada inversión para su

implementación

Las tarifas del servicio son elevadas. Muchas

veces el servicio es restringido a algunas

horas del día para evitar la elevación de la

tarifa.

• D) SISTEMA DE ABASTECIMIENTO

POR BOMBEO CON

TRATAMIENTO:

• Los sistemas por bombeo con tratamiento

requieren tanto la planta de tratamiento de

agua para adecuar las características del

agua a los requisitos de potabilidad, como

un sistema de bombeo para impulsar el

agua hasta el usuario final. Ventajas Desventajas

Ninguna. Requiere de personal altamente capacitado para operar y

mantener la planta de tratamiento y el sistema de bombeo.

Requiere de mayor costo de inversión, de operación y

mantenimiento que los sistemas de bombeo sin tratamiento.

Muchas veces el servicio es restringido a algunas horas del día

para evitar la elevación de la tarifa.

Las tarifas del servicio son las más altas en comparación con los

diferentes sistemas de abastecimiento de agua.

Sistema complejo y de poca confiabilidad.

• Carga Disponible, La carga disponible (Figura 5.1) viene representada por la diferencia de elevación entre la obra de captación y el reservorio.

• Gasto de diseño, El gasto de diseño es el correspondiente al gasto máximo diario (Qmd), el que se estima considerando el caudal medio de la población para el periodo de diseño seleccionado (Qm) y el factor K1 del día de máximo consumo

• Clases de Tubería:

• Tuberías de polietileno de alta densidad

Las tuberías de polietileno se fabrican en cuatro diferentes relaciones de dimensión y son aptas para trabajar a presión. Según las condiciones de operación se aplica un factor de seguridad igual a 3 ó 4 veces la presión de trabajo para llegar a la presión de ruptura, sus ventajas son la resistencia a la corrosión y al ataque químico de ácidos, álcalis y soluciones salinas, instalación rápida, fácil y económica, por su ligereza el almacenamiento y transporte de la tubería se facilita notablemente y es de bajo costo.

• Tuberías de acero

Son recomendables para líneas de conducción con altas presiones de trabajo. Su utilización obliga a revestirlos contra la corrosión interior y exterior de acuerdo a las normas de vigentes. Son muy durables, resistentes y adaptables a las distintas condiciones de instalación que se tengan.

• La línea de gradiente hidráulica (L.G.H.) indica la presión de agua a lo largo de la tubería bajo condiciones de operación. Cuando se traza la línea de gradiente hidráulica para un caudal que descarga libremente en la atmosfera (como dentro de un tanque) puede resultar que la presión residual en el punto de descarga se vuelva positiva o negativa

• La presión residual positiva indica que hay un exceso de energía gravitacional; quiere decir, que hay energía suficiente para mover el flujo.

• La presión residual negativa indica que no hay suficiente energía gravitacional para mover la cantidad deseada de agua; motivo suficiente para que la cantidad de agua no fluya. Se puede volver a trazar la

• L.G.H. usando un menor caudal y/o un diámetro mayor de tubería con la finalidad de tener en toda la longitud de la tuberia una carga operativa de agua positiva.

• Para el cálculo de la línea de conducción se deberá tener en cuenta lo siguiente los siguientes factores:

• Topografía.- El tipo y clase de tubería por usar en una conducción depende de las características topográficas de la línea. Es conveniente obtener perfiles que permitan tener presiones de operación bajas, evitando también tener puntos notablemente altos.

• Afectaciones.- Para el trazo de la línea se deben tomar en cuenta los problemas resultantes por la afectación de terrenos ejidales y particulares. De ser posible, se utilizarán los derechos de vía de cauces de agua, caminos, ferrocarriles, líneas de transmisión de energía eléctrica y linderos.

• Geotecnia.- En general, las tuberías de conducción deben quedar enterradas, principalmente las de fibrocemento y de PVC. El trazo más adecuado puede ser el que permita disminuir al máximo posibles excavaciones en roca. Se investigará también la profundidad del nivel freático.

• Cruzamientos.- Durante el trazo topográfico se deben localizar los sitios más adecuados para el cruce de caminos, vías férreas, ríos, etc.

• Calidad del agua por conducir.- Es indispensable saber si el agua es turbia, incrustante, corrosiva o si tiene hierro y manganeso, dado que se puede afectar notablemente la capacidad de los conductos.

• Suministro e instalación de tuberías. - Se debe tomar en cuenta tanto los costos de suministro, la calidad del los materiales como la disponibilidad oportuna de las tuberías y las facilidades financieras que otorguen los fabricantes.

• Aspectos socioeconómicos.- El uso de ciertas fuentes de abastecimiento (concesionada o no) y el no tomar en cuenta lo indicado en el punto de afectaciones, origina en ocasiones problemas con los habitantes de la región, propiciando cambios de fuente, modificaciones del trazo de la conducción, indemnizaciones, etc.

• Generalmente los pasos a seguir para el diseño de una línea de conducción, son los siguientes:

• A) Trazo planimétrico. a partir del plano topográfico se tiene el trazado que implique la línea de conducción más económica, o sea, la más corta y de menor diámetro; generalmente ésta es el resultado de varios tanteos siguiendo las diversas rutas. La conducción sigue los accidentes del terreno y, si se usan tubos de fibrocemento o de PVC, va enterrada en una zanja, como medida de protección contra los agentes exteriores. Los cambios de dirección, tanto en el plano horizontal como en el vertical, deben efectuarse por medio de curvas suaves utilizando la deflexión que permitan las uniones de los distintos tipos de tubos. La tubería de PEAD, puede instalarse en la superficie del terreno pero siempre es preferible instalarla dentro de una zanja (aunque no sea profunda) con objeto de protegerla contra posibles vandalismos, tomas clandestinas u otros problemas.

• B) Trazo altimétrico, en un plano, se dibuja el perfil del trazo de proyecto y se establece la posición relativa de la tubería, el terreno y la línea piezométrica. Debe tenerse especial cuidado de que la línea de conducción se encuentre siempre debajo de la línea piezométrica. Las tuberías que pasan sobre la línea piezométrica reciben el nombre de sifones y deben evitarse en lo posible y tendrán presión negativa.

• c) Cálculo hidráulico, una vez estudiado el trazo planimétrico y altimétrico de la conducción, se procede a calcular su diámetro. Si la línea tiene carga suficiente para fluir por gravedad, el diámetro estará completamente definido. Cuando la conducción está alimentada por bomba, el problema tiene múltiples soluciones y la "mejor" se decide con criterios económicos.

• En el caso de una línea de conducción por gravedad el diámetro económico será aquel con el que se utilice la mayor carga disponible en el perfil considerado, es decir, cuando la pérdida de carga total se acerque a la altura estática entre los puntos de inicio y fin de la línea. En la Tabla 2.8 se proporcionan datos requeridos para el cálculo del diámetro más económico

• D) Localización de piezas especiales y dispositivos, una vez determinado el diámetro y efectuado el trazado definitivo, se procede a localizar en el perfil y la planta las piezas especiales y dispositivos de la línea de conducción que correspondan, según las funciones y recomendaciones indicadas en el inciso 2.3.5. y subsiguientes

• La perdida de carga es el gasto de energía necesario para vencer las resistencias que

se oponen al movimiento del fluido de un punto a otro en una sección de la tubería.

• Las perdidas de carga pueden ser lineales o de fricción y singulares o locales. Las

primeras, son ocasionadas por la fuerza de rozamiento en la superficie de contacto

entre el fluido y la tubería; y las segundas son producidas por las deformaciones de

flujo, cambio en sus movimientos y velocidad (estrechamientos o ensanchamientos

bruscos de la sección, torneo de las válvulas, grifos, compuertas, codos, etc.). Cuando

las perdidas locales son mas del 10% de las perdidas de fricción, la tubería se

denomina corta y el calculo se realiza considerando la influencia de estas perdidas

locales. Debido a que en la línea de conducción las perdidas locales no superan el lo%,

para realizar los cálculos hidráulicos solamente se consideran las perdidas por fricción.

• Perdida de Carga unitaria, para el calculo de la perdida de carga unitaria, pueden

utilizarse muchas formulas, sin embargo una de las mas usadas en conductos a

presión,

• es la de Hazen y Williams. Esta formula es valida únicamente para tuberías de flujo

turbulento, con comportamiento hidráulico rugoso y con diámetros mayores a 2 pulg.

• Para proteger al equipo de bombeo y a la tubería de conducción se debe

considerar el efecto producido por el fenómeno denominado" golpe de ariete". El

golpe de ariete es un fenómeno transitorio hidráulico que se presenta en tuberías

que conducen fluidos a presión. Consiste en variaciones oscilatorias de presión a

lo largo de la tubería las cuales se inician al accionar ciertos dispositivos de

control de bombeo presentes en la instalación de tuberías tales como bombas

(paro o arranque) y válvulas.

• Se puede considerar al golpe de ariete como positivo cuando la primera variación

de presión es mayor a la existente en la línea o negativo en caso de que la

variación de presión sea menor. El golpe de ariete positivo se presenta en una

instalación, cuando al cerrar la admisión de agua al tanque mediante una válvula,

se genera una variación positiva de presión tal como indica la línea piezométrica.

La oscilación continúa entre las líneas disminuyendo gradualmente hasta

estabilizarse en la línea piezométrica correspondiente a la carga estática.

• Se pueden dar utilizando:

• 1)Conducciones

• Conducciones en lámina libre ó rodadas , comúnmente llamadas canales, son aquellas en las que el agua circula a la presión atmosférica, y por tanto su recorrido es sensiblemente paralelo y muy próximo a la línea piezométrica.

• • Conducciones a presión o forzadas, que son aquellas en las que el agua circula a una presión variable y siempre superior a la atmosférica. El recorrido del agua, en este caso, difiere sensiblemente de la línea piezométrica.

• • Conducciones mixtas, que son aquellas que tienen tramos de uno y otro de los tipos anteriores.

• 2) Bombas

• Una bomba es una máquina que utiliza energía (motor), para incrementar la presión de un fluido (gas o líquido), para moverlo de un punto a otro y se clasifican:

• Bombas Centrífugas

• Bomba Sumergible de Pozo Profundo o Bomba Buzo

• Electrobomba de Motor Sumergido