TRANSPORTE DE AGUA, ADUCCIONES

Para efectos del diseño del acueducto, el transporte de agua depende del tipo de agua que se transporta y delas condiciones hidráulicas en que se realiza dicho transporte, se suele llamar aducción al transporte de agua cruda, es decir, todo transporte previo a la planta de purificación o tuberías de exceso y lavado.

Desde el punto de vista hidráulico, las aducciones en general se realizan a flujo libre o a presión por gravedad o bombeo.

Conductos cerrados a superficie libre:

Los conductos pueden ser prefabricados o construidos en el sitio.

Las tuberías fabricadas pueden ser de diferentes materiales y diámetros, como tuberías de gres, cemento, pvc, y concreto reforzado, las tuberías de gres y cemento se fabrican hasta de 36``de diámetro y la unión entre la campana y el espigo se hace por medio de mortero 1:2, unión asfáltica o anillo de caucho, a diferencia la tubería de concreto reforzado se fabrica desde 1 metro de diámetro y su unión consiste en general en anillos de caucho.

Los conductos construidos en el sitio pueden ser de diferentes formas, rectangular, trapecial, box culvert, circular, herradura.

Especificaciones de diseño: aducción bocatoma-desarenador:

El periodo de diseño de la aducción va desde 15 hasta 30 años, según las características de tamaño del proyecto y teniendo en cuenta la posibilidad de un desarrollo por etapas.

Cuando exista almacenamiento en el sistema de acueducto, el caudal de diseño corresponde al caudal máximo diario.

Cuando no se cuente con almacenamiento en el sistema, se debe diseñar para el caudal máximo horario.

En el caso de la aducción a la planta de purificación o desarenador, se deben adicionar perdidas por ex filtración ocurridas durante el transporte (máximo 5% del caudal del caudal medio diario) y las necesidades de consumo en la planta de purificación (entre 3% y 5% del caudal medio diario).

Metodología de cálculo

En el transporte de agua a superficie libre, la superficie del agua se encuentra a presión atmosférica, por lo que el flujo puede ser laminar o turbulento; uniforme o variado; subcritico, critico o supercrítico

El transporte de agua en un conducto a flujo libre es variado, por lo cual la profundidad y velocidad de flujo son variables, sin embargo, el concepto de flujo uniforme define un límite al cual se aproxima el flujo variado en muchos casos, por lo que hay que tenerlo en cuenta.

Los métodos utilizados usualmente para representar este tipo de flujos son el de manning, chezy o bassin, la ecuación de manning puede ser limitada en ciertos rangos del número de Reynolds y de rugosidad relativa.

La ecuación de manning se expresa por la siguiente ecuación:

Q= A R2 /3S1/2

n

Q=( πD24 )(D4 )

2 /3

S1 /2

n=0.312(D8 /3S1/2n )

Despejando el diámetro de la tubería se tiene:

obteniendo el diámetro de la tubería, se selecciona el diámetro comercial superior, (teniendo en cuenta el diámetro mínimo), con este valor del diámetro comercial y su correspondiente diámetro interno real se calcula el caudal Qo y la velocidad Vo a tubo lleno, dividiendo el caudal a tubo lleno por el área de la sección de flujo a tubo lleno.

Obteniendo la relación Q/Qo se entra en la tabla de relaciones hidráulicas para conductos circulares y se obtienen las relaciones hidráulicas v/vo, R/Ro, H/D, d/D

Diámetro mínimo: Es recomendable que la aducción a flujo libre tenga un diámetro nominal mínimo de 4 in, el diámetro que se utiliza en la ecuación del modelo hidráulico es el correspondiente al diámetro interno real.

Velocidad mínima: Se debe garantizar una velocidad mínima en condiciones de diseño que permita la re suspensión del material sedimentado en condiciones diferentes de las de diseño, la velocidad real mínima debe ser de 0.6 m/s

Velocidad máxima: La velocidad máxima debe limitarse según el material del conducto y del material transportado por el agua, se deben consultar los catálogos de la tubería para definir la velocidad máxima recomendada.

Esfuerzo cortante mínimo: El esfuerzo cortante mínimo se calcula con el fin de verificar que el flujo en la tubería o canal sea capaz de re suspender el material sedimentado en el fondo.

Para pendientes pequeñas e esfuerzo cortante mínimo es:

El esfuerzo cortante crítico se calcula:

Para suelos de grava con diámetros superiores a 2.5mm

Para suelos de gravas finas de diámetro menor a 5mm, se utiliza la tabla 8.3 de esfuerzos cortantes críticos, que relaciona la condición del agua y el diámetro de las partículas.

Para suelos cohesivos, se utiliza la tabla 8.4 de esfuerzos cortantes críticos para suelos cohesivos, donde se relaciona el material cohesivo del lecho y la naturaleza del lecho.

Perdidas por ex filtración: Estas pérdidas se pueden estimar, de acuerdo a valores típicos ya conocidos relacionados con diámetros.

Trazado y profundidad de la tubería: lo ideal es trazar la tubería por terrenos de propiedad pública, se deben estudiar todas las alternativas que permitan una menor longitud al igual que un número de interferencias. Se debe dar una profundidad mínima de 60 cm, con el fin de dar una adecuada protección a la estructura y el ataque de rayos ultravioleta, así como evitar posibles conexiones clandestinas.

Verificación de la cota a la salida de la bocatoma:

Este valor debe ser aproximadamente igual al valor supuesto inicial.

TRANSPORTE DE AGUA, CONDUCCIONES

La conducción de un sistema de acueducto consiste en el transporte de agua tratada o potable, entre el desarenador y el tanque de almacenamiento, esta se realiza frecuentemente a presión debido a las condiciones topográficas que favorecen este tipo de flujo.

Características hidráulicas de la conduccion

De acuerdo con la topografía, se pueden obtener diferentes esquemas de trazados de la tubería como:

Tubería por debajo de la línea piezometrica (conducción forzada). Lámina de agua coincidente con la línea piezometrica (conducción libre). Tubería por encima de la línea piezometrica. Tubería por encima del plano piezometrico estático (sifón). Tubería por encima del plano estático de presión absoluta (bombeo).

Características físicas y accesorios de la conducción forzada

En lo posible la tubería debe extenderse en terrenos de propiedad pública, siempre y cuando no hallan problemas hidráulicos y de costos, se deben analizar todas las posibilidades del trazado de la tubería, se deben evitar zonas de deslizamiento, inundaciones o de alto nivel freático.