TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCIÓN-CONDUCCIÓN LINEAL EN MULTIPLES CAPAS
Conducción
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Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
1
Índice Índice ................................................................................................................................................... 1
Tuberías Usadas en Sistemas de Abastecimiento de Agua Potable .................................................... 4
Introducción .................................................................................................................................... 4
¿Qué es una tubería? .................................................................................................................. 4
Tuberías de fibro-cemento .............................................................................................................. 5
Especificaciones .......................................................................................................................... 5
Dimensiones de la zanja y plantilla para tuberías de agua potable y alcantarillado .............. 5
Dimensiones y pesos ............................................................................................................... 6
Presiones de trabajo y pruebas en la tubería ......................................................................... 7
Tuberías de plástico: Polietileno y cloruro de polivinilo (PVC) ....................................................... 8
Tubería de cloruro de polivinilo (PVC) ........................................................................................ 8
Serie métrica (Tubos color blanco) ......................................................................................... 8
Ventajas ............................................................................................................................... 8
Especificaciones .................................................................................................................. 9
Dimensiones .................................................................................................................... 9
Aplicaciones ..................................................................................................................... 9
Presiones de trabajo a 23° .............................................................................................. 9
Tipos de unión ............................................................................................................... 10
Diámetros nominal, exterior y espesores de pared. ..................................................... 10
Serie inglesa (Tubos color gris) .............................................................................................. 10
Ventajas ............................................................................................................................. 10
Especificaciones ................................................................................................................ 11
Aplicaciones ................................................................................................................... 11
Tipos de trabajo a 23° ................................................................................................... 11
Dimensiones .................................................................................................................. 11
Tipo de unión ................................................................................................................. 12
Diámetros nominal, exterior y espesores de pared. ..................................................... 12
Tuberías de polietileno .............................................................................................................. 13
Ventajas ................................................................................................................................. 13
Especificaciones .................................................................................................................... 13
Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
2
Dimensiones de los tubos de polietileno .......................................................................... 13
Características de las tuberías de polietileno ................................................................... 14
Tuberías de acero .......................................................................................................................... 15
Especificaciones ........................................................................................................................ 15
Tablas características de las tuberías de acero ..................................................................... 15
Tolerancias dimensionales ................................................................................................ 17
Propiedades mecánicas ..................................................................................................... 18
Tuberías de concreto ..................................................................................................................... 19
Tuberías de acero reforzado con junta de hule y concreto ...................................................... 19
Especificaciones .................................................................................................................... 19
Tuberías de concreto presforzado ............................................................................................ 20
Tuberías de concreto pretensado (comecop). .......................................................................... 20
Especificaciones .................................................................................................................... 21
Dimensiones ...................................................................................................................... 21
Tuberías de concreto presforzado sin cilindro de acero ........................................................... 21
Tuberías de concreto presforzado con cilindro de acero.......................................................... 21
Características generales de tuberías que se utilizan en obras de abastecimiento de agua
potable .......................................................................................................................................... 22
Piezas especiales ........................................................................................................................... 23
Piezas especiales de hierro fundido. ......................................................................................... 23
Piezas especiales Polietileno de Alta Densidad (PEAD) ............................................................. 24
Piezas especiales de PVC Hidráulico.......................................................................................... 25
Piezas especiales de Hierro Dúctil ............................................................................................. 25
Piezas especiales de Acero ........................................................................................................ 26
Dispositivos de control y protección en la línea de conducción. .............................................. 26
Junta flexible ......................................................................................................................... 27
Válvulas de control de aire .................................................................................................... 27
Tipos de Válvulas ............................................................................................................... 27
Válvulas eliminadoras de aire ........................................................................................... 27
Válvulas de admisión y expulsión de aire y válvulas de control de aire combinadas ....... 28
Válvula Check o de retención (tradicional) ....................................................................... 29
Válvulas de Compuerta Resilente (o resiliente) ................................................................ 29
Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
3
Válvula de mariposa .......................................................................................................... 30
Válvulas de Globo .............................................................................................................. 30
Válvulas de alivio contra golpe de ariete .......................................................................... 30
Desagües (o desfogues)..................................................................................................... 30
Válvulas reductoras de presión ......................................................................................... 31
Válvulas reductoras de presión de ½” a 2” de diámetro .............................................. 31
Válvulas reductoras de presión mayores a 2” de diámetro. ....................................... 32
Referencias .................................................................................................................................... 33
Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
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Tuberías Usadas en Sistemas de Abastecimiento de Agua Potable
Introducción El agua se transporta desde la fuente a la comunidad en conductos abiertos o cerrados
suministrándose la energía necesaria por gravedad o a bombeo.
Las obras destinadas al transporte de agua potable reciben el nombre de “líneas de conducción”.
Es importante tener ciertos conocimientos sobre los materiales de uso frecuente en las líneas de
conducción.
En el siguiente ensayo se explica los tipos de tuberías que existen y se manejan actualmente en el
mercado.
En México se han utilizado desde los primeros proyectos hidráulicos diferentes tipos de tuberías,
algunas de estas ya no se manejan; Es por ello que en este trabajo se a recabado la información
actualizada referente a las especificaciones técnicas de cada uno de los tipos de tuberías, así como
sus ventajas y desventajas de uso.
¿Qué es una tubería?
Una tubería se define como el conjunto formado por el tubo y su sistema de unión.
Para la fabricación de los tubos, se han utilizado diversos materiales, entre lo cuales se puede
mencionar la arcilla vitrificada, madera, plomo, cobre, fierro fundido, acero y concreto. A través
del tiempo algunos de estos materiales han sido abandonados y en la actualidad los tubos mas
utilizados son fabricados a base de fibras de asbesto y cemento, acero, concreto reforzado y
plástico (polietileno y PVC). “Enrique Cesar Valdez, Abastecimiento de agua potable, vol. 1”.
Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
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Tuberías de fibro-cemento Se entiende por tubos de presión de fibro-cemento a los conductos de sección circular fabricados
con una parte de asbesto y cemento tipo portland o portland Puzolánico, exentos de materia
organiza, con o sin adición de sílice.
La tubería de fibro-cemento sílice curada en autoclave, con vapor a presión, prácticamente no se
oxida ni se corroe. Se fabrican aplicando sobre un mandril de acero pulido, una película obtenida
con la mezcla intima de fibras de asbesto de distintos tipos, cemento, sílice y agua, de tal manera
que el enrollamiento de la película se traduce una estructura multilaminar de optima resistencia.
La utilización del mandril, permite obtener una superficie tersa, para la que se tiene un coeficiente
de rugosidad n= 0.010, según la formula de Manning.
Los tubos de presión de fibro-cemento se fabrican para presiones internas de trabajo máximas,
según la NMX-C-012-1994-scfi
Especificaciones
Dimensiones de la zanja y plantilla para tuberías de agua potable y alcantarillado
Ventajas
Libres de incrustaciones
Rendimiento hidráulico
No se corroen
Inmunes ala corrosión por electrolisis
Resistente a golpes de ariete
Resistente a las cargas externas y al impacto.
Desventajas
Baja resistencia mecánica
Degradación de la calidad
Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
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Dimensiones y pesos
Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
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Presiones de trabajo y pruebas en la tubería
Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
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Tuberías de plástico: Polietileno y cloruro de polivinilo (PVC) De los plásticos, los termoplásticos son los que en la actualidad presentan mucho interés para su
uso en los sistemas de abastecimiento de agua potable. Los dos termoplásticos de mayor
importancia hasta la fecha son: el polietileno (PS) y el policloruro de vinilo (PVC).
El polietileno es un derivado del gas etileno que es un componente del gas natural; también puede
ser un derivado de la refinación del petróleo.
El PVC (Cloruro de polivinilo) es un material termoplástico compuesto por polímeros de cloruro de
vinilo; un sólico incoloro con alta resistencia al agua, alcoholes, ácidos y álcalis concentrados. Se
obtiene en forma de gránulos, soluciones, líquidos y pastas.
La industria de las tuberías plásticas fabrica dos líneas de tubos hidráulicos de PVC:
Serie inglesa (Tubos color gris): Fue diseñada con base al sistema de unidades inglesas y se fabrica
en 11 diámetros (13 a 200 mm).
Tubería de cloruro de polivinilo (PVC)
Serie métrica (Tubos color blanco)
Fue diseñada de acuerdo con el sistema internacional de unidades. La
integran 13 diámetros de (50 a 630 mm).
Ventajas
Instalación: Debido a su ligereza en peso, facilidad de corte y
rapidez de instalación no se requiere de herramientas especializadas, es por eso que la
Tubería Hidráulica de PVC de Campana y Anillo es la sustituta indiscutible de las tuberías
metálicas y de asbesto cemento.
Coeficiente de Fricción: La superficie interior de la Tubería Hidráulica de PVC es tersa por
lo que reduce en un 10% las pérdidas por fricción respecto a las demás tuberías.
Durabilidad: Para aplicaciones en donde se requiere de resistencia química la Tubería
Hidráulica de PVC es la mejor opción es por eso que el tiempo de vida útil es el de mayor
durabilidad.
Ventajas
Resistencia a la corrosión y al ataque químico de
ácidos, álcalis y soluciones salinas
Instalación rápida, fácil y económica
Prueba hidrostática después del llenado
Resistencia mecánica superior a las de fibro-cemento
Menor perdida por fricción en comparación a tuberías
de cemento, acero y fibro-cemento
Su costo es menor en diámetros del 50 a 100 m.
Desventajas
Alto costo en diámetros de
200mm y mayores
Se afectan sus propiedades
mecánicas al ser expuestas al
sol por tiempo prolongado
Los tubos de extremos
requiere mano de obra
altamente especializada.
Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
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Economía: El uso de PVC representa un ahorro significativo en el costo final de la
instalación.
Resistencia Química: Las Tubería Hidráulica de PVC no permiten la corrosión e
incrustación de los elementos que conducen.
Especificaciones
Dimensiones
Aplicaciones
Algunas de las aplicaciones en donde se recomienda utilizar la Tubería Hidráulica de PVC son:
Instalaciones de sistemas municipales de Agua Potable
Bajadas Pluviales - Sistemas de Riego Agrícola (Irrigación).
Urbanización de Fraccionamientos
Presiones de trabajo a 23°
Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
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Tipos de unión
Diámetros nominal, exterior y espesores de pared.
Serie inglesa (Tubos color gris)
Fue diseñada con base al sistema de unidades inglesas y se fabrica en 11 diámetros (13 a 200 mm).
Ventajas
Economía: El uso de Tubería Hidráulica de PVC
representa un ahorro significativo en el costo
final de la instalación
Resistencia Química: La Tubería Hidráulica de
PVC no permiten la corrosión e incrustación de
los elementos que conducen
Bajo Peso : El PVC es ligero y facilita las
maniobras de almacenaje, trasporte e instalación
Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
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Durabilidad: Para aplicaciones en donde se requiere de Resistencia Química la Tubería
Hidráulica de PVC es la mejor opción es por eso que el tiempo de vida útil es el de mayor
durabilidad.
Economía: El uso de PVC representa un ahorro significativo en el costo final de la
instalación.
Instalación: Debido a su ligereza en peso, facilidad de corte y rapidez de instalación no se
requiere de herramientas especializadas.
Especificaciones
Aplicaciones
Algunas de las aplicaciones en donde se recomienda utilizar la Tubería Hidráulica de PVC son:
Redes de riego por aspersión, para jardines Residenciales y Comerciales.
Instalaciones en Albercas y Spas, etc.
Redes de agua potable dentro de casas, fraccionamientos, edificios, etc.
Líneas de proceso en la industria alimenticia, ingenios, etc.
Tipos de trabajo a 23°
Dimensiones
Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
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Tipo de unión
Diámetros nominal, exterior y espesores de pared.
Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
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Tuberías de polietileno
Las tuberías de polietileno se fabrican también en cuatro diferentes RD y son aptas para trabajar a
las presiones específicas. Se suministran en rollos hasta un diámetro de 110 mm, partir del cual se
suministran en barras de 6 o 12m, estando supeditada su longitud únicamente por condiciones de
transporte.
Ventajas
Gran flexibilidad
Ligereza
No presenta corrosión
Especificaciones
Dimensiones de los tubos de polietileno
Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
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Características de las tuberías de polietileno
Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
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Tuberías de acero Las tuberías de acero son recomendables para alineas de conducción cuando se tienen altas
presiones de trabajo. Su utilización obliga a revestirlas contra la corrosión interior y exterior. Son
muy duraderas, resistentes, flexibles y adaptables a las distintas condiciones de instalación que se
tengan.
Especificaciones
Tablas características de las tuberías de acero
Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
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Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
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Tolerancias dimensionales
Espesor: ±12,5% de espesor nominal en cualquier punto del tubo.
Peso: ±10% del paquete de tubos con diámetro menor o igual a 4" (114,3mm) o tubos individuales con diámetro nominal mayor a 4" (114,3mm).
Diámetro externo: Para diámetros menores o iguales a 1-1/2" (48,3mm) +0,016 pulg (+0,40mm).
Para diámetros mayores o iguales a 2" (60,3mm): ± 1%.
Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
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Propiedades mecánicas
Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
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Tuberías de concreto Las tuberías de concreto que se han usado con más frecuencia en las obras de conducción son:
Tuberías de concreto reforzado con junta de hule y concreto
Tuberías de concreto presforzado.
Tuberías de concreto pretensado (Comecop).
Tubos de concreto presforzado sin cilindro de acero
Tubos de concreto presforzado con cilindro de acero.
Tuberías de acero reforzado con junta de hule y concreto
Están reforzadas con dos jaulas entrelazadas de varilla, calculadas para resistir la presión de
trabajo a una fatiga máxima de 880 kg/cm2, para el acero circunferencial.
Especificaciones
Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
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Tuberías de concreto presforzado
Las tuberías presforzado son conductos de concreto presforzado con cilindros de acero empotrado
y junta de hule y acero. Su refuerzo consiste en concreto y comprimido por alambrón tipo tensilac
de calibre 6 protegido por un capa de mortero se fabrican para presiones de trabajo de 6, 7, 8 y 10
kg/cm2. Los diámetros son los mismos que las tuberías de concreto presforzado.
Tuberías de concreto pretensado (comecop).
Se fabrican por centrifugación y mediante alambres de acero de alta resistencia, estirados entre
las extremidades del molde. Se fabrican para diámetros de 100 a 500 cm y presión de servicio de
16.5, 15.5, 14.5, 10 y 6.5 kg/cm2 de la serie normal.
Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
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Especificaciones
Dimensiones
Tuberías de concreto presforzado sin cilindro de acero
Están formados por un tubo de acero primario o núcleo (que contiene el alambre de pretensado
longitudinal) el cual una vez que ha alcanzado suficiente resistencia a la compresión, se enrolla el
alambre pretensado transversal y finalmente, se protege con un revestimiento de mortero,
cemento o de concreto. La longitud de los tubos varía de 4 a 8 metros. El diámetro interno es de:
400, 500, 600, 750, 900, 1000, 1050, 1100, 1200, 1350, 1400, 1500, 1800, 2000, 2100, 2500, 3000,
3500, 4000, 4500 y 5000 mm. Los tubos tienen juntas del tipo de espiga y campana, hechas de
concreto y con un sello de hule. Los tubos de concreto presforzado sin cilindro de acero no
deberán presentar fugas ni filtraciones al cometerse a una presión hidrostática en fábrica igual al
150% de la presión de diseño. La presión de trabajo se estipula en los catálogos de los fabricantes.
Tuberías de concreto presforzado con cilindro de acero
Están constituidos de un cilindro de lámina de acero con anillos soldados a este en sus extremos,
el cual previamente se somete a presión hidrostática y se ahoga en concreto, formándose así el
tubo primario o núcleo. El tubo presforzado se obtiene cuando al tubo primario, una vez que ha
alcanzado suficiente resistencia a la compresión, se le enrolla alambre pretensado transversal y se
protege con un revestimiento de concreto, mortero o cemento. La longitud de los tubos varía de 4
a 8 metros. Los diámetros internos son los mismos indicados para los tubos sin cilindro de acero.
Las juntas de los tubos deben ser de espiga y/o campana de anillos soldados al cilindro y con un
sello de hule.
Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
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Características generales de tuberías que se utilizan en obras de
abastecimiento de agua potable
Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
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Piezas especiales Las conexiones de la tubería en las intersecciones. Cambios de dirección, cambios de diámetros, válvulas, etc., se
denominan comúnmente como" piezas especiales" y generalmente son de hierro fundido, acero, materiales
plásticos (PVC y PEAD), dependiendo de qué material sean los tubos. Todas las uniones de tubería de polietileno de
alta densidad (PEAD) deberán realizarse mediante el sistema de electrofusión.
Las piezas especiales de hierro fundido son las más empleadas y se fabrican para todos los diámetros de tuberías.
Estas piezas se conectan entre sí o a las válvulas por medio de bridas, tornillos y con un empaque de sellamiento
intermedio, que puede ser de plomo, hule o plástico. La unión de estas piezas con las tuberías de fibrocemento se
efectúa utilizando la “junta gibault”, que permite conectar por una de sus bocas una extremidad de hierro fundido
y, por la otra, una punta de tubería de fibrocemento. El sellamiento se logra mediante la presión ejercida con las
bridas y tornillos sobre el barrilete y empaques de hule. La forma cóncava del barrilete permite efectuar
deflexiones.
Piezas especiales de hierro fundido.
Por otra parte, para interconectar la tubería hidráulica de PVC y formar líneas de conducción y circuitos existen
todas las conexiones necesarias: ya sea para cambiar la dirección del flujo del agua, derivar o unir sistemas de igual
o diferente diámetro, cerrar los extremos de una línea, unir tubería de PVC a válvulas, piezas metálicas bridadas o
con rosca, y componer fallas en una línea ya tendida. También, es posible unir la tubería hidráulica de PVC serie
métrica con la de serie inglesa e incluso unirla con tubería de fibrocemento. En el caso de la serie métrica todas las
conexiones de 50 a 315 mm son de PVC.
Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
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Brida Long
Neck
Brida Socket Weld
Brida Stub End
Codo de 90 a
Tope
Codo Segmentado
22.5°
Codo Segmentado
30°
Codo Segmentado 45°
Codo Segmentado 60°
Codo Segmentado 90° Cople
Contra Brida Metálica para Bridas
S.E.
Reducción Socket
Tee
Segmentada
Tee
Inyectada
Piezas especiales Polietileno de Alta Densidad (PEAD)
Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
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Adaptador
Campana
Adaptador Espiga Codo 22° Codo 45°
Codo 90° Cople Reparación Cruz Extremidad
Campana
Extremidad Espiga Reducción
Campana
Tapón Campana Tee
Piezas especiales de PVC Hidráulico
Piezas especiales de Hierro Dúctil
Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
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Piezas especiales de Acero
Dispositivos de control y protección en la línea de conducción.
En las líneas de conducción siempre es necesario el empleo de ciertos elementos cuyo objeto es proteger a las
tuberías y al equipo de bombeo, principalmente del fenómeno llamado golpe de ariete. A continuación se comenta
la función de los elementos de control y protección que se usan con más frecuencia.
Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
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Junta flexible
Se recomienda para absorber algunos movimientos ocasionados por el trabajo de la bomba, pequeños
desalineamientos producidos durante el montaje del conjunto y para desconectar con facilidad la unidad de
bombeo cuando se requiera. Generalmente, se emplean las juntas Dresser y Gibault o algún otro elemento similar.
Válvulas de control de aire
Tipos de Válvulas
Válvulas eliminadoras de aire
Se instalan con el objeto de expulsar el aire retenido en la succión cuando la bomba no trabaja y cuando el aire se
acumula en los puntos altos de una línea de conducción; y se ubican generalmente a continuación de la junta
flexible.
Al acumularse aire en el interior de una conducción tiende a ocupar los puntos topográficos altos del perfil de la
línea y si no es extraído, produce una estrangulación de la sección de paso del agua que puede llegar a interrumpir
el flujo. El mayor peligro, sin embargo, está en la posible compresión de este aire y su expulsión súbita que
combinada en una interrupción repentina del flujo puede multiplicar la presión y traducirse en una verdadera
explosión con proyección de fragmentos.
Cuando una línea de conducción no está llena de agua, es decir "purgada", los inconvenientes descritos se repiten
en cada punto alto del perfil de la línea; sus efectos se suman y el rendimiento de la conducción disminuye en
forma progresiva.
VÁLVULA REDUCTORA DE
PRESIÓN ROSCADA
VÁLVULA REDUCTORA DE
PRESIÓN BRIDADA
ELIMINADORA
COMBINADA ADMISIÓN,
EXPULSIÓN Y
ELIMINADORA
ADMISIÓN Y EXPULSION
Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
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Por las razones expuestas, todos los puntos altos deben estar provistos de válvulas que permitan evacuar el aire
automáticamente a medida que se acumula; estas válvulas eliminadoras de aire se instalarán en pendientes
ascendentes fuertes en el punto más alto y antes de las bajadas Cuando la topografía es mas bien plana las válvulas
eliminadoras de aire se ubican en puntos situados a cada 1.5 Km. como máximo y en los puntos mas altos del perfil
de la línea.
Válvulas de admisión y expulsión de aire y válvulas de control de aire combinadas
La función de la válvula de admisión y expulsión es la de permitir la rápida salida de grandes cantidades de aire
cuando se esta llenando inicialmente una tubería y permitir la entrada de aire en cantidades suficientes cuando
esta se vacié. Esta válvula ya no permitirá la salida o expulsión de aire cuando se haya cerrado y la tubería este bajo
presión. Cuando la presión del sistema baje al punto de la presión atmosférica la válvula abrirá permitiendo la
entrada de aire.
Las válvulas combinadas están diseñadas para efectuar las dos funciones mencionadas anteriormente,
acoplándolas. Están constituidas por la válvula de admisión y expulsión de aire y la válvula eliminadora de aire y su
función es la siguiente:
Expulsar grandes cantidades de aire cuando se va a llenar la tubería y admitir suficiente aire cuando se va a
vaciar, para evitar un vacío que colapse la tubería.
Eliminar constantemente las pequeñas cantidades de aire que se acumulen en los puntos altos de la
tubería cuando este en operación.
Cada válvula debe seleccionarse conforme a las necesidades específicas en cada caso particular.
Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
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Válvula Check o de retención (tradicional)
La selección del tipo de Check (o de no-retorno) para una determinada instalación, depende
del diámetro de la tubería por emplear, de las presiones a que operará y de su costo en el
mercado. En varios proyectos, el tiempo de entrega que ofrece sus fabricantes puede ser
determinante para la selección.
Válvulas de Compuerta Resilente (o resiliente)
La válvula de compuerta se emplea con el objeto de aislar (bloquear) en un momento dado algún elemento o
sección del sistema para poder efectuar una reparación, inspección o dar mantenimiento, sin que se interrumpa
totalmente el servicio. Esta válvula se instala en la descarga de cada bomba, después de la válvula de alivio; pero,
pudieran ser necesarias y en sitios diferentes, según el proyecto; inclusive se utiliza en redes de distribución en
diámetro hasta de 30 cm (12”) de diámetro.
Fig. 2.10. Válvulas de
Admisión y Expulsión
de Aire
Fig. 2.11. Válvulas
combinadas para admisión y
expulsión de aire
Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
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Válvula de mariposa
Las válvulas de mariposa, como la mostrada en la Figura 2.7., pueden
sustituir a la de compuerta cuando se requieren diámetros grandes y
presiones bajas en la línea. Tienen la ventaja de ser más ligeras, de
menor tamaño y más baratas. Estas válvulas operan por medio de una
flecha que acciona un disco haciéndolo girar centrado en el cuerpo; la
operación puede ser manual, semiautomática o automática, mediante
dispositivos neumáticos, hidráulicos o eléctricos. El diseño hidrodinámico
de esta válvula permite emplearla como reguladora de gasto y en ciertos casos para estrangular la
descarga de una bomba.
Válvulas de Globo
Son voluminosas y presentan una alta resistencia al paso del agua por lo que se
emplean, generalmente, sólo en tuberías de pequeños diámetros como los que
se tienen en los sistemas rurales. Constan de un disco horizontal accionado por
un vástago para cerrar o abrir un orificio por el que pasa el agua. Este
mecanismo se encuentra dentro de una caja de fierro fundido con extremos de
brida para utilizar eventualmente los diámetros grandes y de rosca para los
pequeños.
Válvulas de alivio contra golpe de ariete
Las válvulas aliviadoras de presión son empleadas para proteger al equipo
de bombeo, tuberías y demás elementos en la conexión, contra los cambios
bruscos de presión que se producen por el arranque o paro del equipo de
bombeo. La válvula está diseñada de tal manera que puede abrirse
automáticamente y descargar al exterior cuando la presión en el sistema es
mayor que aquella con la que fue calibrada lográndose con ello el
abatimiento de la línea piezométrica. El cierre de esta válvula también es
automático y se logra cuando la presión en la línea llega a ser menor que la de su ajuste o
calibración.
De acuerdo con lo anterior, el empleo de esta válvula depende de la magnitud de las presiones
que se tengan debidas al golpe de ariete y de la conveniencia que surja al haber hecho un estudio
económico, considerando la posibilidad de emplear elementos (tuberías, válvulas, etcétera)
resistentes a las presiones que se van a presentar, según se estudiará más adelante en este
capítulo.
Desagües (o desfogues)
Se utilizan generalmente en los puntos más bajos del perfil topográfico con el fin de desaguar la
línea en caso de rotura durante operación; también se pueden usar para el lavado de la línea
durante la construcción. El crucero se forma con una Tee con brida, de fierro fundido. Si en la
conducción se emplean tuberías de PVC, se usan conexiones de este material para el desagüe o
vaciado. Las tapas ciegas son tapones que se colocan cuando un extremo de tubería no va a
Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
31
trabajar temporalmente y que tienen la forma coincidente con el tipo de junta de la tubería en
que se coloca.
Válvulas reductoras de presión
Criterios de diseño. Tienen como función principal reducir una alta
presión aguas arriba a una presión más baja y estable aguas abajo. La
válvula estará diseñada para mantener una presión estable a la salida a
pesar de las fluctuaciones en el caudal en la presión de entrada. En la
noche cuando el flujo es mínimo la válvula deberá trabajar estable y sin
oscilaciones.
Para especificar correctamente la válvula reductora de presión el proyectista deberá obtener los
siguientes datos:
Gasto mínimo en litros por segundo (lps).
Gasto máximo horario en lps.
Presión mínima en kilogramos por centímetro cuadrado (kg/cm2).
Presión máxima en kg/cm2.
Cuando se trate de un desarrollo nuevo deberá tomarse el gasto teórico (QMH) del proyecto como
gasto máximo y el monitoreo de la presión se requerirá por un período de 7 (siete) días continuos.
Válvulas reductoras de presión de ½” a 2” de diámetro
La función de la válvula es la de reducir una alta presión existente a una predeterminada presión
de salida, mas baja sin golpes y sacudidas. La válvula reductora de presión podrá ser del tipo de
asiento único, contrabalanceada con el cuerpo de globo de paso recto y conexiones roscadas.
Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
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Válvulas reductoras de presión mayores a 2” de diámetro.
Funciona de acuerdo para mantener una presión uniforme aguas debajo de la válvula, ajustada
bien por el volante o por el tornillo de regulación de una válvula piloto de control. La válvula piloto
de control, será capaz de regular y ajustar la presión casi desde o hasta el 10% por encima de la
presión ajustada en el punto de alimentación.
Unidad III Conducción por gravedad Tuberías y piezas especiales
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Referencias Lineamientos Técnicos, SIAPA, CAP.2 SISTEMAS DE AGUA POTABLE.
Enrique Cesar Valdez, Abastecimiento de agua potable, vol. 1.
American Pipe and Construction International.
Manual técnico de tuberías de PVC
Líneas de conducción por gravedad, SAGARPA.
NMX-c-012 “fibrocemento, tuberías a presión, especificaciones”.
http://www.Elementia.com.mx
http://www.conagua.com.mx