Términos básicos a considerar para el diseño de aducciones

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Obra de captación: Su diseño será ajustado a las características de la fuente.

Línea de aducción: Definida como la tubería que conduce agua desde la obra de captación hasta el estanque de almacenamiento, debe satisfacer condiciones de servicio para el día de máximo consumo, garantizando de esta manera la eficiencia del sistema. Esto puede verse afectado además por situaciones topográficas que permitan una conducción por gravedad o por el contrario, por sistemas de bombeo.

Estanque de almacenamiento: Es el elemento intermedio entre la fuente y la red de distribución. De su funcionamiento depende en gran parte el que pueda proyectarse y ofrecerse un servicio continuo a la comunidad.

Estación de bombeo: Interviene una variable adicional que es el número de horas de bombeo, por lo cual, al considerar el crecimiento poblacional en el período de diseño, el factor asumido para el caso del día de máximo consumo pudiera ser absorbido mediante una variación del tiempo de bombeo para el día más crítico, logrando diseños más económicos.

Aducción: Está constituida por la tubería que conduce el agua desde la captación hasta el estanque de almacenamiento, incluyendo todas las estructuras y accesorios necesarios.

Tipos de aducción

Aducción por gravedad: donde el agua es transportada aprovechando la energía potencial, debida a la diferencia de nivel positiva, entre el comienzo y el fin de la aducción.

Su diseño está determinado por la topografía del terreno, el caudal a transportar y la clase de tubería.

[pic 22]

Aducción por bombeo: Cuando la cota de captación de la fuente está por debajo o es inferior a la cota final de la aducción.

[pic 23]

Si no se considera el golpe de Ariete, la presión máxima en cualquier punto de la aducción es la presión estática.

Presión estática: es la altura que alcanzaría un líquido en un piezómetro instalado en cualquier punto de la tubería, cuando el fluido no está en movimiento.

Cota piezométrica: es la altura referida o cota escogida (DATUM) que alcanzará un líquido en un piezómetro conectado a una tubería, cuando el fluido se encuentra en movimiento.

Presión dinámica (residual o disponible): es la presión que resulta de restar la cota piezométrica de un punto dado en un sistema de distribución de agua, con la cota o altura del mismo punto referida al Datum adoptado.

Criterios para el diseño de aducción por gravedad

- Carga disponible o diferencia de elevación: se refiere a la diferencia de elevación entre la obra de captación (nivel mínimo) y el estanque de almacenamiento (nivel máximo), tomando en cuenta, si hay puntos altos, la verificación de la cota piezométrica.

“Debe aprovecharse al máximo la energía disponible para conducir el caudal de diseño, lo que llevará a la mayoría de los casos a seleccionar el diámetro más económico”

- Capacidad de transporte: debe tener capacidad tal, que permita conducir el caudal exigido para el período de diseño. En este caso, las líneas de aducción se diseñan con el caudal máximo diario.

- Clase de tubería: capaz de soportar las presiones hidrostáticas. Se debe seleccionar la clase de tubería a utilizar en la línea de aducción conociendo las presiones que soporta cada tipo.

Se han establecido diferentes nominaciones para clases de tubería de un mismo material, en función de su resistencia a los esfuerzos provocados por las presiones internas.

Clase

Presión de trabajo (Lb/pulg2)

Presión de trabajo (mca)

100

100

70

150

150

105

200

200

140

250

250

175

300

300

210

350

350

245

Se debe seleccionar la clase de tubería aprovechando al máximo su capacidad de trabajo y usando diversas clases cuando las condiciones de funcionamiento hidráulico del sistema de abastecimiento de agua impongan presiones diferentes a lo largo del mismo.

Clases de tubería en función del material empleado en su fabricación (frecuentes en el mercado):

Tuberías de acero al carbono: son tuberías con alta capacidad para soportar impactos, por lo que generalmente se utilizan colocadas sobre soportes. Para efectos de diseño, se utiliza un coeficiente C= 110.

Tuberías de Hierro Fundido (HF): son tuberías que debido a su composición, no son capaces de soportar impactos, por lo que no deben colocarse superficiales sobre soportes, estando limitado su uso principalmente en redes de distribución. Para efectos de diseño, se utiliza un coeficiente C= 100 – 110.

Tuberías de Hierro Fundido Dúctil (HFD): el proceso el fabricación es similar al del hierro fundido, solo que la adición de magnesio durante el proceso hace que el grafito adopte formas granulares, logrando su ductibilidad, y la hace menos frágil, pudiendo utilizarse tanto colocada en zanjas como apoyada sobre soportes. Para efectos de diseño, se utiliza un coeficiente C= 110.

Tuberías de Hierro Galvanizado (HG): su fabricación se hace mediante el proceso de templado de acero, lo cual permite obtener una tubería de hierro de gran resistencia a los impactos y de gran ductilidad. Tiene una mayor resistencia a la corrosión que el HF, debido a su menor contenido de carbono. Aunque su superficie interior se considera más lisa que el HF, para efectos del cálculo hidráulico mediante la expresión de Hazen-Williams, se usa el mismo valor del coeficiente de rugosidad C=100 - 110.

Tuberías de concreto: