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INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGIA “ANTONIO JOSÉ DE SUCRE”
BARQUISIMETO ESTADO LARACONSTRUCCIÓN CIVIL
Alumno:Wolfgang Mendez
C.I: 20.237.770
Barquisimeto, noviembre 2010
INDICEContenido Pag.
INTRODUCCION…………………………...……………………………………1
Líneas de aducción……………………......…………………………………….…2
Línea de aducción por bombeo………..………………………………………….2
Línea de aducción por gravedad…..……………………………...……………….2
Cargas dinámicas de bombeo……………………………………………..…….....3
Vertedero………………………………………………………………………......4
Bocatoma…………………………………………………………………………..5
Diseño de una presa……………………………………………………………….5
Estaciones de bombeo……………………………………………………………..6
Diseño de rejilla y canal de aducción……………………………………………...6
Obras de captación………………………………………………………………...7
Desarenadores……………………………………………………………………..7
Válvula de corte…………………………………………………………………...8
Coeficiente de rugosidad…………………………………………………………..9
Perdida de carga unitaria…………………………………………………………10
Golpe de ariete…………………………………………………………………...10
COCLUSION…………………………………………………………………….11
ANEXOS…………………………………………………………………………12
INTRODUCCION
En la siguiente actividad de investigación se trataran temas de suma
importancia para el diseño de una línea de distribución, tales como: línea de
distribución por bombeo y por gravedad, donde reflejaremos los componentes y
características de cada una.
Tocaremos temas relacionados con una presa, tales como: bocatoma,
vertedero, conoceremos como hacer el diseño de una presa, sus rejillas y línea de
aducción.
Encontraremos algunos conceptos relacionados a la purificación del agua
como lo es el desarenador, algunos tipos de válvulas.
El recorrido de un fluido através de una tubería esta influenciado por un
coeficiente llamado: coeficiente de rugosidad, el cual varia según el material
utilizado y el tiempo que este lleva en uso.
Líneas de aducción:
La línea de aducción es la tubería así como los accesorios, dispositivos y
válvulas que conducen el agua desde la obra de captación hasta el Estanque de
Almacenamiento, pasando antes por la Planta de Tratamiento. Se dice que el agua
conducida entre la captación y la Planta de Tratamiento es Agua Cruda y luego de
pasar por la Planta de Tratamiento es Agua Tratada.
Tipos de Líneas de Aducción: Por Gravedad, por Bombeo:
Línea de Aducción por Gravedad:
Por medio de ella, el agua es transportada aprovechando la energía
potencial debido a una diferencia de nivel positiva entre el inicio y el fin del
trayecto de la tubería, estando amarrada a la topografía del terreno.
DISEÑO: El diseño está sujeto a la topografía, se trata de seguir la secuencia del
terreno, sus puntos altos, etc.
CAUDAL: Debe tomarse en cuenta el caudal a transportar (caudal máximo
diario), el tipo y clase de tubería: HF, HG, HFD, AC, PVC, PE, CO.
Línea de Aducción por Bombeo:
El agua debe ser transportada desde cotas inferiores donde está situada la
fuente de abastecimiento, hasta cotas elevadas donde está el área de consumo.
Este sistema genera un agregado que es la energía necesaria para poder conducir
el caudal deseado.
Características: Su diseño está influenciado por consideraciones
económicas, ya que se busca la mejor combinación de costos entre las tuberías y
los equipos de bombeo. Dentro de estas consideraciones, se tendrán dos
alternativas extremas:
Diámetros pequeños y equipos de bombeo grandes, con lo cual se
tiene un costo mínimo de tubería, pero un costo máximo para los
equipos de bombeo y para su operación y mantenimiento.
Diámetros grandes y un Equipo de Bombeo de baja potencia,
resultan-do altos costos para la tubería y bajos costos para los
equipos de bombeo y para su correspondiente operación y
mantenimiento. Entre estas dos alternativas extremas, existirá una
gama de soluciones de acuerdo a los diferentes diámetros
comerciales existentes, de cuyo análisis económico se seleccionará
el más conveniente. La presión máxima es usualmente mayor que
la presión dinámica.
Cargas dinámicas de bombeo:
La carga dinámica, es el incremento en la presión causado por la
resistencia al flujo al agua debido a la rugosidad de las tuberías y componentes
como codos y válvulas. Esta rugosidad depende del material usado en la
fabricación de las tuberías. Los tubos de acero producen una fricción diferente a la
de los tubos de plástico PVC de similar tamaño. Además, el diámetro de los tubos
influye en la fricción. Mientras más estrechos, mayor resistencia producida.
Para calcular la carga dinámica, es necesario encontrar la distancia que
recorre el agua desde el punto en que el agua entra a la bomba hasta el punto de
descarga, incluyendo las distancias horizontales, así como el material de la línea
de conducción y su diámetro. Con esta información se puede estimar la carga
dinámica de varias maneras.
Vertedero:
El vertedero o aliviadero es una estructura hidráulica destinada a permitir
el pase, libre o controlado, del agua en los escurrimientos superficiales. Existen
diversos tipos según el uso que se haga de ellos, a veces de forma controlada y
otras veces como medida de seguridad en caso de tormentas en presas.
Los vertederos pueden ser clasificados de varias formas:
Por su localización en relación a la estructura principal:
Vertederos frontales
Vertederos laterales
Vertederos tulipa; este tipo de vertedero se sitúa fuera de la presa y la descarga puede estar fuera del cauce aguas abajo
Desde el punto de vista de los instrumentos para el control del caudal vertido:
Vertederos libres, sin control.
Vertederos controlados por compuertas.
Desde el punto de vista de la pared donde se produce el vertimiento:
Vertedero de pared delgada
Vertedero de pared gruesa
Vertedero con perfil hidráulico
Desde el punto de vista de la sección por la cual se da el vertimiento:
Rectangulares
Trapezoidales
Triangulares
Circulares
Lineales, en estos el caudal vertido es una función lineal del tirante de agua sobre la cresta
Desde el punto de vista de su funcionamiento, en relación al nivel aguas abajo:
Vertedero libre, no influenciado por el nivel aguas abajo
Vertedero ahogado.
Bocatoma:
Una bocatoma, o captación, es una estructura hidráulica destinada a
derivar desde unos cursos de agua, río, arroyo, o canal; o desde un lago; o incluso
desde el mar, una parte del agua disponible en esta, para ser utilizada en un fin
específico, como pueden ser abastecimiento de agua potable, riego, generación de
energía eléctrica, acuicultura, enfriamiento de instalaciones industriales, etc.
Diseño de una presa:
Para el diseño de este tipo de estructuras, cuya finalidad recae en contener
o almacenar agua que luego será usada tanto en regadío como para consumo
masivo de los habitantes de las comunidades conectadas al sistema, y en algunos
casos para producir electricidad (hidroeléctricas), debemos tener en cuenta ciertas
leyes físicas y geológicas para el buen desempeño y construcción de estas.
Dichas leyes que regirán este diseño se basan en la presión hidrostática, la
gravedad, empujes producidos por el agua almacenada así como ciertos riesgos a
tomar en cuenta en lo que se refiere a movimientos de tierra debido a sismos (los
cuales son de primera importancia en la evaluación del terreno de construcción de
cualquier edificación), entre otros. Las disposiciones anteriores deben cumplirse
de manera tal que proporcionen a la presa la resistencia sobre las fuerzas que
sobre ella serán ejercidas, la confección de esta debe a su vez proveer a la
estructura impermeabilización, es decir evitar filtraciones en su haber y prevenir
destrucción de la misma.
Diseño de rejillas:
La captación de aguas superficiales a través de rejillas se utiliza
especialmente en los ríos de zonas montañosas, los cuales están sujetos a grandes
variaciones de caudal entre los periodos de estiaje y los periodos de crecientes
máximas, con el fin de limitar la entrada de material flotante hacia las estructuras
de captación
Diseño de canal de aducción:
El canal de aducción recibe el agua a través de la rejilla y entrega el agua
captada a la cámara de recolección. Tiene una pendiente entre 1 y 4%, con el fin
de dar una velocidad mínima adecuada al flujo y que sea segura para realizar las
labores de mantenimiento. La longitud de la rejilla, y por lo tanto del canal de
aducción es menor que la longitud de la presa.
Estaciones de bombeo:
Las estaciones de bombeo son estructuras destinadas a elevar un fluido
desde un nivel energético inicial a un nivel energético mayor. Su uso es muy
extendido en los varios campos de la ingeniería, así, se utilizan en:
Redes de abastecimiento de agua potable, donde su uso es casi
obligatorio, salvo en situaciones de centros poblados próximos de
cadenas montañosas, con manantiales situados a una cota mayor;
Red de alcantarillado, cuando los centros poblados se sitúan en zonas
muy planas, para evitar que las alcantarillas estén a profundidades
mayores a los 4 - 5 m;
Sistema de riego, en este caso son imprescindibles si el riego es con
agua de pozos no artesianos;
Sistema de drenaje, cuando el terreno a drenar tiene una cota inferior al
recipiente de las aguas drenadas;
En muchas plantas de tratamiento tanto de agua potable como de aguas
servidas, cuando no puede disponerse de desniveles suficientes en el
terreno;
Un gran número de plantas industriales.
Obra de Captación:
Es la estructura destinada a facilitar la derivación de los caudales
demandados por la población.
Línea de aducción o impulsión:
Es el tramo de tubería destinado a conducir los caudales desde la obra de
captación hasta el depósito regulador o la planta de tratamiento.
Desarenadores:
Los desarenadores son estructuras hidráulicas que tienen como función
remover las partículas de cierto tamaño que la captación de una fuente superficial
permite pasar. Se utilizan en tomas para acueductos, en centrales hidroeléctricas
(pequeñas), plantas de tratamiento y en sistemas industriales.
Ventosas:
Las líneas por gravedad tienen la tendencia a acumular aire en los puntos
altos de la tubería. Esto provoca una reducción del área de flujo del agua
aumentando las pérdidas y disminuyendo el gasto.
La colocación de ventosas o válvulas de expulsión de aire en tales puntos
constituirá un factor de seguridad que garantizará la sección útil para la
circulación del gasto deseado.
Válvula de control:
La válvula automática de control generalmente constituye el último
elemento en un lazo de control instalado en la línea de proceso y se comporta
como un orificio cuya sección de paso varia continuamente con la finalidad de
controlar un caudal en una forma determinada.
Las válvulas de control constan básicamente de dos partes que son: la parte
motriz o actuador y el cuerpo.
Actuador: el actuador también llamado accionador o motor, puede ser
neumático, eléctrico o hidráulico, pero los más utilizados son los dos
primeros, por ser las más sencillas y de rápida actuaciones.
Aproximadamente el 90% de las válvulas utilizadas en la industria son
accionadas neumáticamente. Los actuadores neumáticos constan
básicamente de un diafragma, un vástago y un resorte tal como se muestra
en la figura (1-a.). Lo que se busca en un actuador de tipo neumático es
que cada valor de la presión recibida por la válvula corresponda una
posición determinada del vástago. Teniendo en cuenta que la gama usual
de presión es de 3 a 15 lbs/pulg² en la mayoría de los actuadores se
selecciona el área del diafragma y la constante del resorte de tal manera
que un cambio de presión de 12 lbs/pulg², produzca un desplazamiento del
vástago igual al 100% del total de la carrera.
Cuerpo de la válvula: este está provisto de un obturador o tapón, los
asientos del mismo y una serie de accesorios. La unión entre la válvula y
la tubería puede hacerse por medio de bridas soldadas o roscadas
directamente a la misma. El tapón es el encargado de controlar la cantidad
de fluido que pasa a través de la válvula y puede accionar en la dirección
de su propio eje mediante un movimiento angular. Esta unido por medio
de un vástago al actuador.
Coeficiente de rugosidad:
La rugosidad de las paredes de los canales y tuberías es función del
material con que están construidos, el acabado de la construcción y el tiempo de
uso. Los valores son determinados en mediciones tanto de laboratorio como en el
campo. No es significativa, como se puede ver a continuación, la variación de este
parámetro es fundamental para el cálculo hidráulico por un lado, y para el buen
desempeño de las obras hidráulicas por otro.
Perdida de carga unitaria:
Las pérdidas de carga son las pérdidas de presión que sufren los fluidos en su circulación a través de las tuberías y conductos. Son debidas a los rozamientos de los fluidos con las paredes de las tuberías o conductos y a los rozamientos entre las distintas capas de fluido.
Se distinguen dos tipos de pérdidas de carga:
Pérdidas de carga lineales: son las que se producen a lo largo de toda la tubería o conducto.
Pérdidas de carga singulares: son las que se producen en los equipos y
accesorios.
La pérdida de carga unitaria (por unidad de longitud) en los tubos viene dada
por la ecuación:
Golpe de ariete:
Sobre presión que se genera por el cambio de energía cinética a energía
potencial.
A fin de disminuir la presión por golpe de ariete, se emplean algunos
dispositivos tales como:
Válvulas de alivio
Chimeneas de equilibrio
Cámaras de aire
Válvulas de cierre lento
CONCLUSION
Se puede llegar a la conclusión que tomando en cuanta los conceptos antes mencionados e investigados, hemos ampliado profundamente nuestros conocimientos en el estudio de los acueductos y cloacas.
Cada uno de los conceptos estudiados pertenece a una serie de características y elementos que conforman una línea de distribución
Línea de distribución por gravedad
Linea de distribución por bombeo
Desarenador
Valvula de corte
Bocatoma
Vertedero
