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INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGIA “ANTONIO JOSÉ DE SUCRE” BARQUISIMETO ESTADO LARA CONSTRUCCIÓN CIVIL
Alumno: Wolfgang Mendez C.I: 20.237.770
Barquisimeto, Barquisimeto, noviembre 2010
INDICE
Contenido 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.
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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
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Vertederos laterales
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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.
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Vertederos controlados por compuertas.
Desde el punto de vista de la pared donde se produce el vertimiento: •
Vertedero de pared delgada
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Vertedero de pared gruesa
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Vertedero con perfil hidráulico
Desde el punto de vista de la sección por la cual se da el vertimiento: •
Rectangulares
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Trapezoidales
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Triangulares
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Circulares
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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
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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:
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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;
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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;
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Sistema de riego, en este caso son imprescindibles si el riego es con agua de pozos no artesianos;
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Sistema de drenaje, cuando el terreno a drenar tiene una cota inferior al recipiente de las aguas drenadas;
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En muchas plantas de tratamiento tanto de agua potable como de aguas servidas, cuando no puede disponerse de desniveles suficientes en el terreno;
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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 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.
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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
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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
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Chimeneas de equilibrio
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Cámaras de aire
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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 d 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
