Diseño por Gravedad
Instalación de Tubería y Redes Hidráulicas Mediante el Diseño por Gravedad
Dentro de un sistema de abastecimiento de agua, se le llama línea de conducción, al conjunto integrado por tuberías, y dispositivos de control, que permiten el transporte del agua -en condiciones adecuadas de calidad, cantidad y presión- desde la fuente de abastecimiento, hasta el sitio donde será distribuida. La pérdida de presión es la principal consideración en el diseño de cualquier tubería. Aunque existen innumerables fuentes de pérdida de presión a lo largo de las tuberías, éstas se pueden dividir para su estudio en pérdidas mayores o de fricción y en pérdidas menores o localizadas.
Las líneas de conducción de agua se calculan siguiendo varios procedimientos existentes. Su diseño en general consiste en definir el diámetro en función de las pérdidas de carga, a partir del gasto que se conducirá y el material de la tubería. Las pérdidas de carga, se obtienen aplicando las ecuaciones de Darcy-Weisbach, Scobey, Manning o Hazen-Williams. Se pueden presentar dos condiciones de operación de la tubería, por bombeo o gravedad. Pero para los propósitos del presente documento solo se analiza la presión dada por la gravedad, es decir, por la diferencia de elevación.En el caso de tuberías sujetas a la presión de la gravedad se pueden presentar dos situaciones:
a) Donde la diferencia de alturas apenas es suficiente, para proporcionar una presión adecuada para el funcionamiento, el problema consiste en conservar la energía usando tubos de diámetros grandes para tener mínimas pérdidas de carga por fricción y evitar bombeo de auxilio.
b) Cuando la diferencia de altura entre la fuente de abastecimiento y la ubicación del sitio a abastecer, es tal que la presión proporcionada es mayor a la requerida, el problema radica en reducir las ganancias de presión, lo cual se logra seleccionando tuberías de diámetros más pequeños.
Proporcionar las bases de diseño de las líneas de conducción y establecer los requisitos mínimos de seguridad que deben cubrir, así como la selección de los materiales apropiados y obras de control para su manejo y los lineamientos generales para la instalación en las líneas de conducción de agua.
Los datos generales a recabar para el diseño de una línea de conducción, son, entre otros, la localización de las fuentes de abastecimiento y las descargas, el clima, los medios de comunicación al lugar y usos del agua. Para el diseño de una línea de conducción se requiere de un plano topográfico, mostrando plantas y elevaciones. Para lo que es necesario definir, mediante una selección de alternativas, la ruta sobre la que se efectuará el trazo de la línea.
Desarrollamos integralmente sus proyectos. Nuestro departamento de ingeniería esta listo para apoyarlo y asesorarlo, deje en manos de nuestros ingenieros la solución a sus necesidades.
Tuberías Subterráneas
Instalación de Tuberías Y Redes Hidráulicas por medio de Diseño Subterráneo
La experiencia nacional e internacional con tubería de PE enterradas han demostrado que en condiciones correctas de instalación no se presentan fallas por aplastamiento.
Se entiende por tubo rígido aquel que no permite deformaciones mayores de 0.1% de su diámetro sin que haya fractura, tubo semi-rígido aquel que permite deformaciones entre 0.1% y 3% sin sufrir fractura y tubo flexible todo aquel que permite deformaciones de más de 3% sin fractura.
Existen básicamente dos tipos de cargas externas:
Las cargas muertas provocadas por el efecto del peso de la tierra sobre la tubería y las llamadas cargas vivas.
Las cargas externas provocan fuerzas de compresión en la sección transversal de la tubería, en los tubos flexibles estas fuerzas son transmitidas alrededor del tubo, dependiendo de:
Espesor de pared, módulo de elasticidad del material del tubo, tipo de material de relleno.
Conforme se va deformando, la tubería transfiere la carga vertical en reacciones horizontales radiales y son resistidas por la presión pasiva de la tierra alrededor del tubo.
La teoría de cargas externas aceptada por ASTM y AWWA es la teoría desarrollada por Spangler’s para tuberías flexibles.
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Tuberías Sobre Suelo
Instalación de Tuberías Y Redes Hidráulicas por medio de Diseño Sobre Suelo
En aplicaciones por encima del suelo de tubería PE puede ser suspendido o acunado en las estructuras de apoyo o, simplemente puede colocarse directamente sobre la superficie del suelo. Este tipo de instalaciones pueden estar justificadas por cualquiera de varios factores. Se trata de los aspectos económicos de un sistema de tuberías temporal. Otra es la facilidad de inspección y mantenimiento. Otro más es simplemente que las condiciones locales e incluso la naturaleza de la propia aplicación podrá exigir que la tubería se instalará sobre el suelo.
Tubería de PE proporciona integridad única conjunta, dureza, flexibilidad y bajo peso. Estos factores se combinan para hacer su uso práctico para muchas aplicaciones “sobre el suelo”. Este material elástico se ha utilizado para las líneas temporales de agua, diversos tipos de líneas de derivación, líneas de dragado, desechos de la mina, y tuberías multas-eliminación. Tubería de PE se utiliza para el transporte de la mezcla en muchas industrias, tales como los que trabajan con los caolines y fosfatos. La facilidad de instalación y la tenacidad excepcional de tubería de PE a menudo hacen que sea práctico para la recolección de petróleo y gas. La economía y la continuación del cumplimiento exitoso de este material de tubería única es evidente a pesar de las condiciones climáticas extremas que a veces puede existir en algunas de estas aplicaciones diversas.
Este capítulo presenta los criterios de diseño y métodos de ingeniería predominantes que se utilizan para la instalación de arriba del suelo de la tubería de PE. Los efectos de las temperaturas extremas, exposición química, radiación ultravioleta, y de impacto mecánico se discuten en detalle. Metodología de diseño de ingeniería para tanto “en la calidad” y la instalación de tubos de PE suspendidos o acunado se presentan y se ilustra con ejemplos de cálculos típicos. Todas las ecuaciones en la metodología de diseño se obtuvieron a partir publicados referencias de diseño. Estas referencias se enumeran de manera que el diseñador puede verificar la aplicabilidad de la metodología para su proyecto particular. También se discuten las consideraciones de instalación adicionales.
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