Fuente: Reglamento Nacional de Edificaciones (R.N.E)
Presión de trabajo (lb/pulg.2) 71.5 107.25 143.0 214.5 286.0 357.5
Presión máxima de trabajo 35 50 70 100 140 167
Accesorios de seguridad y protección Cámara rompe presión
Tapa Metálica
0.05 0.10
E
H
L
0.10
L
E
L L A
0.10 E
e a
A
h
0.10
H
e 0.15 a
Figura: Cámara Rompe presión Tipo 6 y 7
Válvulas de aire (ventosas)
Válvula de purga Plano piezométrico estático
Ventosas
Válvulas de purga
Figura: Válvulas en la línea de conducción
DIÁM. RECOMENDABLES EN VÁLVULAS DE PURGA TUBERIA Ø < 4" 4" <Ø < 16" Ø > 16"
Ø VALVULA DE PURGA Ø tubería 4" Ø tubería/4
Carga disponible
Línea piezometrica
Figura: Carga disponible
Carga disponible
Línea de carga estática
Línea iezométrica inicial
Línea piezométrica modificada
Figura: Línea piezométrica modificada
DISEÑO HIDRÁULICO DE LA TUBERÍA DE CONDUCCIÓN Capacidad de FLUJO 3
Cuando el caudal se da en m /s :
Q 0.2788 C D
2.63
h L
0.54
Donde: Q = Caudal en m3/s C = Coeficiente de rugosidad de Hazen y Williams D = Diámetro interno del tubo (m) Δi = Perdida de carga total en la línea (m)
L = Longitud de la línea (m) Cuando el caudal se da en l/s : Q 0.0004264
C D
2.63
h L
0.54
Donde: Q = Caudal (l/s) C = Coeficiente de rugosidad de Hazen y Williams (pie 1/2/ s) D = Diámetro interno del tubo (pulg.) Δi = Perdida de carga total en la línea (m)
L = Longitud de la línea (Km.)
CUADRO: COEFICIENTES DE FRICCION “C” EN FORMULA
DE HAZEN Y HILLIAMS TIPO DE TUBERIA Asbesto cemento Policloruro de vinilo Acero sin costura Acero soldado en espiral Fierro fundido Fierro Galvanizado Concreto Polietileno
COEFICIENTE C 140 150 120 100 100 100 110 150
Fuente: Manual técnico de Instalación de tubos LIMAPLAST S.A
Gradiente hidráulico Para el cálculo de la pérdida de carga por unidad de longitud en la línea, se determina a través de la siguiente expresión, derivada de Hazen y Williams para una tubería de PVC (C=150): J
Donde:
0.995
Q
1.85 2
D
4.87
J = Perdida de carga unitaria (m/km) Q = Caudal (m3 /s) D = Diámetro interno del tubo (m)
Presión hidráulica interna Se originan a raíz de las diferencias de nivel (cotas) entre los puntos de alimentación y descarga de la línea o por efecto de bombeo. En operaciones corrientes la mayor presión se origina cuando se cierra la descarga lo cual conlleva a un nivel de presión igual a la diferencia de cotas entre punto inicial y final de la línea, conocida como carga estática total.
Línea de carga estática (1)
Línea de carga estática (2)
Línea de carga estática (3) Carga máxima de presión
Carga estática en tuberías de conducción
Ejemplo de aplicación
Diseño económico por combinación de diámetros Cuando se determina el diámetro de la línea de conducción esta resulta una fracción entre dos diámetros 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 diseño calculado, mientras que si se adopta un diámetro mayor el caudal en estas condiciones serian mayor al caudal de diseño calculado.
Lo conveniente económicamente es
realizar un diseño con una
combinación de diámetros y con longitudes suficientes que mantengas las misma perdida de carga inicial. Se plantea una igualdad de pérdidas de carga total con respecto a las pérdidas de cargas parciales: H t = J 1 L 1 + J 2 L 2 Considerando: Tenemos:
L2=L - L1 H J 2 L L1 J 1 J 2
Donde: Ht = 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 diseño hidráulico de la línea de conducción que se muestra en la figura, para un caudal de diseño de 3.4 l/s y tubería de PVC. 1680 msnm
1620 msnm
L= 540 m
Solución: Carga disponible = Cota de captación – Cota de reservorio H= Calculo de la perdida de carga unitaria: J = Diámetro de la tubería: D = Pérdida de carga en el tramo hf = Presión dinámica en el reservorio:
P R
C c C R hf =
Línea de carga estática
LGH
Hf=
P=
Problema Diseñar la línea de conducción entre un manantial
cuya cota es de
400msnm y un depósito 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 tuberías (C=120) de diámetros 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 iniciación. De los estudios realizados en el presente año se tiene la siguiente información:
clima: cálido,
temperatura en el mes de estudio = 26 ºC, periodo de diseño 15 años. Cota de la captación de agua (CA) = 945 msnm. Censo poblacional se indica en el cuadro. Ubicación de las estructuras principales se muestra en la grafica (considerar distancia horizontal c/100m y distancia vertical c/25m). Se ha deter minado que el caudal captado de la captación “B” será del 45% del caudal de diseño. Material de tubería PVC. En la planta de tratamiento se pierde una presión de 25 mca
CA
R CB
PTAP
Año del censo 1982 1990 2007
Población (Hab) 386 980 1822
Calcular :
El diseño hidráulico de la línea de conducción considerando 6% por perdidas en la conducción. Diseñar la tubería de impulsión. Calcular la potencia de la bomba en (HP), para una eficiencia del 85 % y 12 horas de bombeo. Indicar gráficamente el tipo de tubería según la presión de prueba. Realizar el metrado de tuberías según su clase para la línea de conducción e impulsión. Realizar un esquema hidráulico indicando los resultados.
