Diseño Hidraúlico de los Sistemas de Conducción y Distribución del Agua

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  1. Red de distribución

En el diseño de la red de distribución, se requiere del buen criterio del Proyectista, sobre todo en aquellas localidades o ciudades en las que no se tienen planes reguladores del desarrollo de las mismas, que permitan visualizar el desarrollo de la ciudad al final del período de diseiño.

  1.1 Funciones de la red de distribución

El o los sistemas de distribución tienen las siguientes funciones principales que cumplir.

1. Suministrar el agua potable suficiente a los diferentes consumidores en forma sanitariamente segura.

2. Proveer suficiente agua para combatir incendios en cualquier punto del sistema.

  1.2 Información necesaria para el diseño de la Red de Distribución

1. Plan regulador del desarrollo urbano, si es que existe, en el que se establecen los usos actuales y futuros de la tierra con sus densidades de población.

2. Plano topográfico de la ciudad, con sus calles existentes y futuras (desarrollos futuros urbam'sticos), perfiles de las calles y las características topográficas de la localidad (relieve del terreno).

3. Servicios públicos existentes o proyectados, tales como:

• Alcantarillado sanitario

• Alcantarillado pluvial

• Servicio de energía eléctrica

• Servicio de comunicaciones

• Acondicionamiento de las calles: (sin recubrir, con adoquines, con asfalto, etc.)

4. Estado actual de la red existente: (Diámetros, clase de tuberías, edad de las mismas); ubicación del tanque existente con sus cotas de fondo y rebose, detertninación de los puntos de entrada del agua en la red desde la fuente y desde el tanque, etc.

5. Conocimiento de la ubicación de la fuente de abastecimiento que habrá de usarse con el período de diseño, así como la ubicación del futuro tanque de almacenan-iiento, identificándose en consecuencia los probables puntos de entrada del agua a la red de distribución.

6. Determinación del sistema existente en cuanto a la oferta, demanda, presiones residuales y distribución del agua.

7. Determinación de las presiones necesarias en los distintos puntos de la- red de distribución. Este requisito en combinación con el relieve del terreno, conducirá en algunos casos a dividir el área por servir en más de una red de distribución.

  2. Diseño de la Red

En el diseño de la red de distribución de una localidad, se debe de considerar los siguientes aspectos fundamentales:

1. El diseño se hará para las condiciones más desfavorables en la red, con el fin de asegurar su correcto funcionamiento para el período de diseño.

2. Deberá de tratarse de servir directamente al mayor porcentaje de la población dentro de las viviendas, en forma continua, de calidad aceptable y cantidad suficiente.

3. La distribución de los gastos, debe hacerse mediante hipótesis que esté acorde con el consumo real de la localidad durante el período de disefío.

4. Las redes de distribución deberán dotarse de los accesorios y obras de artes necesarias, con el fin de asegurar el correcto funcionamiento, dentro de las normas establecidas y para facilitar su mantenimiento.

5. El sistema principal de distribución de agua puede ser de red abierta, de malla cerrada, o una combinación de ambas y se distribuirán las tuberías en la plarúmetría de la localidad, tratando de abarcar el mayor número de viviendas mediante conexiones domiciliaras.

  2.1 Parámetros de diseños

En estos se incluyen las dotaciones por persona, el período de diseño, la población futura y los factores específicos (coeficientes de flujo, velocidades permisibles, presiones mínimas y máximas, diámetro mínimo, cobertura sobre tubería y resistencia de las tuberías).

  2.2 Coeficiente de capacidad hidráulica ( C ) en la fórmula de Hazen-Williams.

  2.3 Velocidades permisibles.

Se permitirán velocidades de flujo de 0.6 m/s a 2.00 m/s.

  2.4 Presiones mínimas y máximas.

La presión mínima residual en la red principal será de 14.00 mts; la carga estática máxima será de 50.00 mts. Se permitirán en puntos aislados, presiones estáticas hasta de 70.00 mts., cuando el área de servicio sea de topografía muy irregular.

  2.5 Diámetro mínimo.

El diámetro mínimo de la tubería de la red de distribución será de 2 pulgadas (SOmm) siempre y cuando se demuestre que su capacidad sea satisfactoria para atender la demanda máxima, aceptándose en ramales abiertos en extremos de la red, para servir a pocos usuarios de reducida capacidad económica; y en zonas donde razonablemente no se vaya a producir un aumento de densidad de población, podrá usarse el diámetro mínimo de una pulgada y media 1½ " (3 7.5 mm) en longitudes no superiores a los 100.00 mts.

  2.6 Cobertura sobre tuberías

En el diseño de tuberías colocadas en calles de tránsito vehicular se mantendrá una cobertura mínima de 1.20 m, sobre la corona del conducto en toda su longitud, y en calles peatonales esta cobertura mínima será 0.70 m.

  2.7 Resistencia de la tubería y su material.

Las tuberías deberán resistir las presiones intemas estáticas, dinámicas, de golpe de ariete, y las presiones externas de rellenos y cargas vivas debido al tráfico. La sobre presión por golpe de ariete se calculará con la teoría de JOUKOWSKI, u otra similar como también por fórmulas y monogramas recomendadas por los fabricantes.

  2.8 Diseño de tuberías.

El Diseño de las tuberías comprende la selección del material, diámetro, resistencia y longitud de la misma. Para la selección de tubería de H^oF^oD^o vease la Norma ANSI/AWWA C100 o ISO 2531-1991E. Para la selección de la clase de tuberías de asbesto cemento véase las Normas AWWAC401, STANDARD PRACTICE FOR THE SELECCTION OF ASBESTO-CMENT WATER PIPE: La "clase" coincide exactamente con la presión de operación en libras por pulgada cuadrada, también es de uso corriente la Norma 150-R-160-(E) clase 20 de la Serie II de la Intemational organización for Standarization (ISO). Para PVC vease la Norma ANSI/AWW C900. El material de los conductos estará en función de las características del terreno en su aspecto de sustentación y de agresividad.

  3. Hidráulica del acueducto

El análisis hidráulico de la red y de las líneas de conducción, permitirá dimensionar los conductos de las nuevas redes de distribución, así como los conductos de los refuerzos de las futuras expansiones de las redes existentes. La selección del diámetro es también un problema de orden económico, ya que si los diámetros son grandes, elevará el costo de la red y las bajas velocidades provocarán frecuentes problemas de depósitos y sedimentación, pero si es reducido puede dar origen a pérdidas de cargas elevadas, y altas velocidades.

El análisis hidráulico presupone, también la familiaridad con los procesos de cómputos hidráulicos. Los métodos utilizados de análisis son:

1. Seccionamiento.

2. Método de relajamiento o de pruebas y errores de Hardy Cross (balance de las cargas por correcciones de los flujos supuestos y el balanceo de los flujos por correcciones de las cargas supuestas).

3. Método de los tubos equivalentes.

4. Análisis mediante computadores.

Para el análisis de una red deben considerarse los aspectos de red abierta y el de malla cerrada. En el caso de red abierta puede usarse el método de la gradiente piezométrica y caudal, usando la fórmula de Hazen-Williams u otras similares.

H	= S =	10.549Q('.85) H
L		C(1.85)D(4.87)

Donde:

Q= metros/cúbicos por segundo o                  Q= GPM

D= diámetro en metros                                   D= pulgada

L= longitud en metros                                      L= metros

S= pérdida de carga mt/mt                              S= pérdidas de carga mtlmt

Para el caso de malla cerrada podrá aplicarse el método de Hardy Cross, considerando las diferentes condiciones de trabajo de operación crítica.

En el análisis hidráulico de la red deberá también tomarse en cuenta el tipo de sistema de suministro de agua ya sea por gravedad o por impulsión del agua.

  4. Condiciones de trabajo u operación crítica de la red de distribución.

Para el análisis y diseño de la red de distribución se requiere del conocimiento de la topografía del terreno de la ciudad, la ubicación de la fuente de agua y del sitio del tanque a utilizarse; identificándose en consecuencia, los puntos de entrada de agua a la red de distribución. Los conductos y anillos principales de la red de distribución se diseñarán de acuerdo al sistema de abastecimiento estudiado considerando si es un sistema por gravedad o por bombeo.

  4.1 Sistema por gravedad El diseño de la red de distribución se hará para tres condiciones de operación.

1. Consumo de la máxima hora para el afío último del período de diseño. En esta condición se asume una distribución razonada de la demanda máxima horaria en todos los tramos y circuitos de la red de distribución, pudiendo el caudal demandado llegar bajo dos condiciones según sea el caso:

   1. El 100% del caudal demandado llegará por medio de la línea de conducción, fuente o planta de tratarniento, siempre y cuando no se contemple tanque de almacenamiento.

   2. El caudal demandado llegará por dos puntos, la demanda máxima diaria por la línea de conducción y el resto aportado por el tanque de abastecimiento para completar la demanda máxima horaria.

2. Consumo coincidente. Ese caudal corresponde a la demanda máxima diaria más la demanda de incendio ubicado en uno o varios puntos de la red de distribución.

3. Demanda cero. En esta condición se analizan las máximas presiones en la red.

  4.2 Distribución por bombeo.

Para el diseño de un sistema por bombeo se tienen dos condiciones de análisis:

1. Sistema de bombeo contra el tanque de almacenatniento y del tanque de almacenamiento a red de distribución por gravedad
2. Sistema de bombeo contra la red de distribución, con tanque de almacenamiento dentro de la red o en el extremo de ella.

  4.2.1 Sistema de bombeo contra el tanque de almacenamiento

En esta condición el caudal correspondiente al consumo máximo diario es bombeado hacia el tanque de almacenamiento. La red demandará del tanque el consumo de la máxima hora, o la demanda coincidente. El tanque trabajará con una altura que permita dar las presiones residuales mínimas establecidas en todos los puntos de la red.

Bombeo contra la red de distribución con el tanque de almacenamiento dentro de la red o en el extremo de ella.

En los sistemas de impulsión contra la red, se deberán considerar las soluciones más económicas en cuanto a la distribución, se requiere hacer los análisis que garanticen un servicio a presión, eficiente y contínuo para las siguientes condiciones de trabajo.

CASO 1. Consumo máximo horario con bombeo para el último año del período de diseño. En este caso, se debe suponer que los equipos de bombeo están produciendo e impulsando el caudal máximo diario por medio de las líneas de conducción a la red y el tanque de almacenamiento aporta el, complemento al máximo horario.

CASO Il. Consumo máximo horario sin bombeo para el último año del período de diseño. En este caso la red trabaja por gravedad atendiendo la hora de máximo consumo desde el tanque.

CASO III. Consumo coincidente del máximo día más incendio. Similar al caso I, pero el gasto del incendio se concentra en el punto de la red más desfavorable.  Las estaciones de bombeo producirán el caudal de máximo día y el tanque de almacenamiento aportará el resto del caudal requerido. Todo para el último año del período de diseño.

CASO IV. Consumo coincidente con bombas sin funcionar. Similar al caso III, pero con la variante del cuadro de presiones originadas por una condición de suministro de un gasto de incendio concentrado en los nudos mas desfavorables. Todo el caudal necesario será aportado por el tanque.

CASO V. Bombeo del consumo máximo día sin consumo en la red. Este caso determina la carga total dinámica de las bombas y servirá para dimensionar la potencia de las mismas; aquí el agua va directamente al tanque sin ser consumida, dando las presiones máximas en la red.

  5. Procedimiento de diseño

El procedimiento de diseño a seguir, cumplirá los requisitos anteriormente expuestos y contemplará los aspectos siguientes:

  5.1 Determinación del consumo o de los gastos de cálculos.

La detenninación de los gastos de cálculos de una localidad, depende de: los años dentro del período de diseño, de la clase de población, de las dotaciones, de las pérdidas en la red y de los factores de que afectan el consumo.

Mediante esta hipótesis podrán determinarse el consumo promedio diario, el consumo máximo horario y el consumo del máximo día, que servirán para los análisis de la red.

  5.2 Distribución de las tuberías y determinación del sistema de la red (mallas y ramales abiertos).

Mediante el estudio de campo y del levantamiento topográfico correspondiente de la localidad, se dispondrá de los planos de planta y altimétrico de la ciudad, de la ubicación adecuada del tanque de almacenamiento y de las posibles zonas de expansión. Si existe un Plan Regulador de Desarrollo Urbano en el que se establezcan los usos actuales y futuros de la tierra con sus densidades de población, lo que habrá que verificarse es que si en el límite proyectado para la ciudad es factible distribuir la población estimada para el último año del período de diseño. De no ser así habrá que definir los límites hasta los cuales podrá alcanzar el desarrollo, en base a las tendencias existentes de los asentamientos.

Si no existe un plan actualizado de las densidades de población, el diseñador tiene que decidir sobre la magnitud de la densidad de población a usarse para toda la ciudad. En este caso es de vital importancia que se tome el conocimiento sobre las áreas prioritarias del desarrollo; del tamaño de los lotes, de las restricciones municipales, y deberá comprobarse la posibilidad de que toda la población proyectada se asiente dentro de los límites urbanos actuales. De no ser así, habrán que definirse las áreas de expansión.

  5.3 Determinación del sistema de mallas y de ramales abiertos.

Se recomienda tomar en cuenta lo siguiente:

• Se tratarán de distribuir las tuberías sobre el plano planimétrico de la localidad tratando de que sirvan al mayor número posible de viviendas.

• Sobre el trazado habrá de hacerse la selección de las tuberías que conformarán las mallas principales y los ramales abiertos, que servirán de base para los análisis hidráulicos.

• Deberán evitarse el trazado sobre calles en donde ya existan tuberías de diámetros mayores, de esta manera se evita el recargo sobre ciertas áreas y la debilidad en otras.

• Se considera conveniente que los nuevos anillos se anexen a los ya existentes, a menos que por razones propias de la alimentación del nuevo sistema, sea preciso reforzar algunos tramos existentes con otras tuberías.

• En caso de localidades cuyo probable crecimiento futuro sea en saturación de densidad, las tuberías principales deben trazarse intemas o sea dejando en cada lado de la tubería areas por servir.

• En el caso de localidades cuyo probable crecimiento futuro sea en extensión, las mallas principales deben ser externas o sea envolviendo la extensión actual y dejando los lados exteriores para crecimiento futuro.

• En caso de características no uniformes, podrán emplearse columnas vertebrales de gran diámetro cerrando las mallas respectivas con tuberías de menor diámetro.

• En caso de localidades desarrolladas longitudinalmente a lo largo de alguna vía, se podrá usar un sistema de ramal abierto (espinal de pescado).

  5.4 Distribución de gastos o consumo concentrados.

Para elaborar el plano de distribución de gastos o consumos concentrados, se recomienda tener en cuenta lo siguiente:

• Dividir la localidad en áreas tributarios a cada uno de los nudos de las mallas principales, tomando en cuenta la densidad de población actual y futura, como también la topografía y las posibilidades de expansión.

• Con los datos de áreas, densidades, dotaciones y factores de variación del consumo, se determinarán los caudales tributarios a cada nudo de las mallas principales.

• Para localidades pequeñas y en localidades en las cuales se pueda estimar que su desarrollo futuro sea en base a densidades uniformes, se podrán obtener los consumos concentrados en base al consumo por unidad de longitud de las tuberías.

• Evitar que las demandas concentradas se localicen en los nudos de las mallas en distancias menores a los 200 metros o mayores de 300 metros.

  5.5 Predimensionamiento de las redes.

Se recomienda usar el método de las secciones para asignar los diámetros tentativos que constituirán la red de distribución, de tal manera que ésta pueda corresponder a las diferentes condiciones de trabajo a las que estarán sometidas.

• El método de las secciones es un método que puede usarse además en la comprobación de resultados obtenidos mediante otros métodos de análisis. Se recomienda además, tomar en cuenta las siguientes obervaciones:

• En la redes nuevas, será conveniente seleccionar una tubería de diámetro mayor que una el sitio de entrada a la red dese la fuente de abastecimiento con el sitio de salida de la red hacia el tanque de almacenamiento. Esta línea aislada podrá fl"cionar en casos de emergencias como una linea de conducción para llenar el tanque sin desviar el flujo.

• También podrán usarse dos líneas paralelas de diámetros mayores tratando de seguir el camino más corto hacia el tanque de almacenamiento.

• Generalmente resulta que los tramos transversales a la línea general de flujo del sistema acarrean menos caudal por lo que habrá que asignarles los diámetros menores. Si equivocadamente se seleccionan diámetros mayores o menores que los más indicados, las velocidades del flujo respectivo serán menores o mayores que las recomendadas por las Normas.

• Cuando se trate de mejorar redes existentes, siempre es conveniente recordar y utilizar los conceptos de diámetros y longitudes equivalentes para usarse en aquellos tramos que combinan una nueva tubería con otra ya existente.

  5.6 Dimensionamiento de las redes.

En toda red nueva para ciudades mayores de los 30000 habitantes, las tuberías mayores de 12 (300mm) pulgadas de diámetro deberán diseñarse a intervalos no menores de 1500 metros ni mayores de 2000 metros.

• Los diámetros de las tuberías secundarias a diseñarse dentro de estos diámetros mayores, estarán determinados en función de la calificación del area, del tipo ocupacional del sector y del ancho de las calles.
• En barrios y sectores con densidades altas y medias, las tuberías secundarias se diseñarán de manera que las tuberías de 8 (200mm) pulgadas aparezcan con intervalos no menores de 500 metros ni mayores de los 800 metros. Las tuberías de 4 (100 mm) pulgadas aparecerán en intervalos no mayores de 300 metros. Las tuberías de relleno pueden diseñarse con 2 (50mm) y 1 Y2 (37.5nun) pulgadas.
• En los sectores en donde las calles son angostas, se instalará una sola tubería de distribución. En cambio las que tienen un ancho mayor de 20.00 metros y con boulevard en medio, se instalarán dos tuberías, una a cada lado de la calle.

  5.7 Análisis y/o Balanceo de las Redes.

  5.7.1 Caso de la red compuesta por circuitos o mallas.

Para lograr el balanceo de las redes podrán emplearse tanto el método del relajamiento o de pruebas y errores controlados de Hardy-Cross; como también el método de los tubos equivalentes o el método de análisis mediante computadoras digitales.

Lo anterior podrá lograrse para cada una de las diferentes condiciones de trabajo de la red y después de haber determinado previamente lo siguiente:

• Caudales de salida para cada punto y de acuerdo con las areas tributarías.
• Longitudes y diámetro supuestos para cada tramo.
• Elevaciones de cada uno de los puntos de concentración de caudales. Serán aceptables errores de cierre del orden de los 0.20 metros para terrenos planos y no mayores de los 0.50 metros para terrenos accidentados. Deberán además respetarse las normativas correspondientes en lo que se refiere a las presiones estáticas y residuales en cada uno de los puntos de las redes.

  5.7.2 Caso de red abierta.

Podrá analizarse en base al siguiente procedimiento:

Definir los caudales (gastos) de cálculo por cada area tributario y para cada una de las condiciones de trabajo.

Detemínense las longitudes de los tramos y las elevaciones de cada uno de los puntos de intersección.

Calcúlese la gradiente hidráulica promedio disponible o resistencia por fricción, dependiendo esto de:

a) La presión que debe de mantenerse en el sistema, en especial la mínima sobre el punto crítico. .

b) Las velocidades permisibles en las tuberías. La gradiente hidráulica puede estar entre el 1 y 7%.

Calcúlese la capacidad de los tramos entre los puntos de intersección sumando siempre a partir del punto más alejado y hacia el tanque de distribución.

Con la gradiente disponible y con la sumatoria de los caudales de los tramos, se selecciona el diámetro para cada uno y se revisan después tanto las velocidades como las presiones residuales.

  5.7.3 Recomendaciones Generales.

Cuando el análisis se relaciona con la condición de incendio concentrado en un punto determinado, debe procurarse que este punto se localice en las vecindades de una central de negocios, o bien en puntos cercanos a las áreas de máximas densidades de viviendas. Es recomendable siempre realizar el análisis para más de una condición y para diferentes puntos de concentración del incendio.

  6. Rellenos de los circuitos principales.

Se usarán tuberías de rellenos de 1 ½ (37.5 mm) y 2 (50mm) pulgadas cuando las tuberías de los circuitos principales sean de 3 (75 mm) pulgadas. Se usarán 2 (50 mm) pulgadas y 3 (75 nun) pulgadas, con circuitos de 4 (100 mm) pulgadas; y cuando los circuitos principales sean mayores de 6 (150 mm) pulgadas, las tuberías de relleno bien pueden ser de 2 (50 nun) 3 (75 mm) y 4 (1 00 mm ) pulgadas.

  7. Planos de curvas equipiezométricas.

Se recomienda que el Proyectista, elabore para cada una de las condiciones de trabajo de la red, el plano de las curvas equipiewmétricas o planos de las curvas de presiones residuales para todos los puntos de la red.

Esta información le permitirá conocer en forma gráfica el resultado de diseflo del sistema; permitiéndole además, realizar si fuera el caso, los ajustes necesarios para lograr el mejor plano piewmétrico, en base, ya sea de reforzar mejor algunos tramos de la red, como también incluir el uso de válvulas reguladores de presión o diseñar la separación de zonas de diferentes de servicios.

  8. Accesorios y Obras complementarias de la red de distribución.

  8.1 Válvulas de pase

Deberán espaciarse de tal manera que permitan aislar tramos máximos de 400 metros de tuberías, cerrando no más de cuatro válvulas.

Serán instaladas siempre en las tuberías de menor diámetro y estarán protegidas mediante cajas metálicas subterráneas u otras estructuras accesibles especiales.

  8.2 Válvulas de limpieza

Estos dispositivos que permitirán las descargas de los sedimentos acumulados en las redes deberán instalarse en los puntos extremos y más bajos de ellas.

  8.3 Válvula reductoras de presión y cajas rompe presión.

Deberán diseñarse siempre y cuando las condiciones topográficas de la localidad así lo exijan.

  8.4 Localización de hidrantes.

Los hidrantes son piezas especiales que deberán localizarse preferentemente en las líneas matrices de las redes de distribución. Tomando en cuenta su función específica, se fijará su capacidad en función a la naturaleza de las áreas a las que deberán prestar su protección.

Los conceptos siguientes son normativas:

1. En zonas residenciales, unifarniliares con viviendas aisladas, deberán colocarse a 200 metros de separación y su capacidad de descarga será de 160 G.P.M (1 0 It/s). También se respetará esta misma distancia de separación, en áreas residenciales, comerciales, mixtas o de construcciones unifamiliares continuas. En este caso, su capacidad de descarga será de 250 gpm (1 5.77 It/s).

2. Los hidrantes estarán localizados a una distancia de 1 00 metros cuando se trate de proteger a las áreas industriales, comerciales o residenciales de alta densidad. Su capacidad de descarga será de 500 gpm ( 31.5 lt/s ).

3. Adicionalmente se recomienda instalar hidrantes en lugares en donde se llevan a cabo reuniones o aglomeraciones públicas, tales como: cines, gimnasios, teatros, iglesias, etc. En tales lugares de protección debe de buscarse en base a dos hidrantes de 6""(1 50mm) de diámetro como mínimo.

4. En el caso (a) citado anteriormente, se recomienda que los hidrantes sean de 4" (1 00 mm) de diámetro, provistos de dos bocas de incendios de 2 ½" (62.5 mm) de diámetro con roscas "NATIONAL STANDARD".

Para el caso (b), el cuerpo del hidrante será de 6" (150 m) con una boca de 3 ½"   (87.5 mm) y dos bocas de 2V2" (62.5 nun) con roscas " NATIONAL STANDARD".

  8.5 Conexiones domiciliaras

El diámetro mínimo de cada conexión será de ½ (12.5 mm) pulgada. Toda conexión domiciliar deberá estar siempre controlada por su medidor correspondiente o por un regulador de flujos.

  8.6 Anclajes

Es obligado el uso de los anclajes de concretos siempre en cada uno de los accesorios de la red. El disefío de los mismos será realizado para soportar las fuerzas intemas producidas por la presión del agua dentro de la red.

  9. Líneas de conducción.

Se definirá como "Línea de conducción" a la parte del sistema constituida por el conjunto de ductos, obras de arte y accesorios destinados a transportar el agua procedente de la fuente de abastecimiento, desde el lugar de la captación, hasta un punto que bien puede ser un tanque de regulación, una planta potabilizadora, o la red de distribución. Su capacidad se calculará con el caudal del gasto máximo diario o con el que se considere más conveniente tomar de la fuente de abastecimiento de acuerdo a la naturaleza del problema que se tenga en estudio.

  9.1 Ubicación

Se usarán planos topográficos para definir su ubicación. Tambien será necesario en algunos casos determinar las características geológicas de los suelos y subsuelos.

  9.2 Trazado

En la selección del tmwdo de la línea de conducción deben considerarse los siguientes factores:

1. Que la conducción sea por gravedad siempre que sea posible.
2. Que sea cerrada y a presión.
3. Que el trazado de la línea sea lo más directo posible desde la fuente a la red de distribución.
4. Evitar que la lína atraviese por terrenos extremadamente difíciles o inaccesibles.
5. Que esté siempre por debajo de la línea piezométrica un mumo de 5 metros, y a la vez que se eviten presiones mayores de los 50 metros.
6. Evitar que la línea pase por zonas de probables deslizamientos o inundaciones.
7. Para proteger la tubería en el caso de paso obligado bajo carreteras, rios, etc, efectuar obras de protección de la tubería.

  9.3 Clases de líneas de conducción

De acuerdo a la naturaleza y características de la fuente de abastecimiento de agua, se distinguen dos tipos de línea de conducción:

Conducción por gravedad

Conducción por bombeo.

  9.4 Velocidades de diseño

1. Para líneas por bombeo, se procurará que la velocidad no exceda de 1.50 mt/s. Se determinara el diámetro más conveniente de la tubería mediante el análisis económico correspondiente.
2. Cuando haya suficiente altura de carga o energía de posición, pueden utilizarse las siguientes velociades máximas para evitar la erosión.

9.5 Tipo de Tubería	Velocidad Máxima (mt / s)
De concreto simple hasta 1 8" de diámetro	3.0
De concreto reforzado	3.0
De acero sin revestimiento	5.0
De acero con revestimiento	5.0
De polietileno de alta densidad	5.0
De P.V.C (cloruro de polivinilo)	5.0
De asbesto cemento	4.0
Túneles sin revestimiento	2.0

se recomienda que la velocidad mínima sea de 0.60 mtls. Para determinar el diámetro de la línea de conducción deben considerarse los factores económicos, la vida útil y los caudales de agua a conducir.

  9.6 Material de las tuberías.

En la selección de los materiales para tuberías, deben tenerse en cuenta lo factores siguientes:

a) Resistencia contra la corrosión

b) Resistencia contra las cargas, tanto externas como intemas.

c) Caracteristicas hidráulicas.

d) Condiciones de instalación y del terreno.

e) Condiciones económicas.

f) Resistencia contra la tuberculización y la incrustación.

g) Protección contra el golpe de ariete.

  9.7 Conducción por gravedad.

Una línea de conducción por gravedad es la que dispone para transportar el caudal requerido aguas abajo, de de una carga potencial entre sus extremos que puede utilizarse para vencer las pérdidas por fflcción, originadas en el conducto al producirse el flujo. Debe tenerse en cuenta los siguientes aspectos fundamentales:

a) Si la conducción será a través de canales abiertos o en tuberías. Si la conducción será cerrada o abierta.

b) La capacidad deberá ser suficiente para transportar el gasto máximo del diseño.

c) La selección de la clase de los materiales y las dimensiones de los conductos a emplearse deberán ajustarse a la máxima económia.

d) La línea de conducción deberá dotarse de los accesorios y obras de arte necesarios para su correcto funcionamiento, conforme a las presiones de trabajo especificadas para las tuberías. Deberá tomarse en cuenta además su protección y su mantenimiento.

CASO 1

Línea de conducción en canales a cielo abierto.

Sí se trata de canales a cielo abierto, deberán localizarse siguiendo las curvas de nivel que permitan una pendiente apropiada, a fin de que la velocidad del agua no produzca erosiones ni azolves.

El cálculo hidráulico de la tubería trabajando como canal se hará empleando la fórmula de Manning. Los coeficientes de rugosidad que se recomiendan para los proyectos son los siguientes:

Cuando el estudio económico determine que la conducción puede realizarse por medio de un canal, éste podrá ser abierto siempre que el costo de la capacidad de conducción adicional sea mínimo y que las pérdidas de agua no produzcan deficiencias en el caudal que se pretende entregar.

Para ayudar a preservar la calidad del agua, en conducciones mediante canales abiertos, estos deberán ser revestidos.

CASO 2

Líneas de conducción por tuberías

El empleo de tuberías en conducciones (caso más común), permite hacer el análisis hidráulico de los conductos a presión, dependiendo de las características topográficas que se tengan. Cuando la tubería trabaje a presión, el cálculo hidráulico de la línea consistirá en utilizar la energía disponible para vencer las pérdidas por fricción únicamente, ya que en este tipo de obras las pérdidas secundarias no se toman en cuenta por ser muy pequeñas.

Se empleará la fórmula de Hazen - Williams,  en la que se despeja la gradiente hidráulica u otras sinúlares reconocidas.

En el pérfil de la conducción, se hará el trazo de la línea piezométrica que corresponde a los diámetos que satisfagan la condición de que la carga disponible sea igual a la pérdida de carga por fflcción.

  9.8 Accesorios y válvulas

Las líneas de conducción por gravedad requerirán de accesorios y válvulas para su debida operación, protección y mantenimiento. Deberán tomarse en cuenta las observaciones siguientes:

• Instalar cajas rompe-presion cuando las presiones estáticas sobrepasen las presiones de trabajo.
• En el caso de tuberías de acero, deberán instalarse juntas de dilatación, tipo flexible, debidamente soportadas y atracadas.
• Cuando la topografla sea accidentada se localizarán válvulas de aire y vacío en las cimas del pérfil.
• En el caso de la topografía regular o plana, estas válvulas estarán localizadas cada 2.5 kilómetro como máximo y en las partes más altas de pérfil.
• En caso de topografía plana se provocarán pendientes del 3% en el sentido positivo y 6% en el sentido negativo de la dirección del flujo y se ubicarán válvulas de aire en los puntos de inflexión.
• El diámetro de las válvulas de aire y vacío se detenninará en función del diámetro de la línea de conducción. Los fabricantes generalmente recomiendan el uso de válvulas cuyo diámetro es 1½" por pie de diámetro de la línea de conducción.
• En los puntos más bajos de la línea se instalarán valvulas de limpieza con diámetro mínimo equivalente a ¼ del diámetro de la lina de conducción.
• Al inicio y al final de la línea de conducción, deberán instalarse válvulas de compuerta para regular o cortar el flujo cuando sea necesario.

  9.9 Líneas de conducción por bombeo.

En el cálculo hidráulico de estas líneas de conducción, las pérdidas por fricción serán determinadas mediante el uso de las fórmula de Hazen - Williams o similar.

Para la determinación del mejor diámetro, deberá elaborarse el análisis económico correspondiente, tomando en cuenta los costos anuales del consumo de energía, costo de las tuberías y los costos totales de operación y mantenimiento a través del tiempo. La alternativa que presente los menores costos fijará el diámetro más económico.

Se recomienda el uso de válvulas aliviadoras de presión, torres de oscilación o tanques neumáticos, para la protección de las tuberías contra el golpe de ariete. También deberán instalarse válvulas de aire y vacío y de drenaje, de acuerdo con las mismas recomendaciones dadas para las líneas de conducción por gravedad.

  10. Consideraciones generales.

1) Las tuberías de asbesto cemento deberán alojarse en zanjas para obtener su máxima protección, y sólo en casos excepcionales se podrán instalar superficialmente, en cuyo caso deberá garantizarse su protección y seguridad.

2) Las tuberías de cualquier material deberán de alojarse en zanjas para obtener su misma protección. Sin embargo, tuberías de acero o hierro fundido se podrán instalar superficialmente garantizando su protección y seguridad. En el caso de tuberías P.V.C., su instalación se hará siempre en zanjas.