Transmisión De Aguas

Introducción

Frecuentemente la transmisión (llamada también “conducción”) del agua que forma parte de un sistema de abastecimiento de agua para las comunidades; se necesita transportar el agua desde la fuente hasta la planta de tratamiento, si existe alguna y más allá hasta el área de distribución.

Dependiendo de la topografía y las condiciones locales, se puede conducir el agua a través de conductos de flujo libre (canales), conductos de presión (tuberías) o una combinación de ambos. La transmisión del agua será ya sea bajo gravedad o mediante bombeo.

Se debe colocar conductos de flujo libre bajo una inclinación o declive uniforme para seguir de cerca la línea piezométrica. Se puede colocar las tuberías de presión en cuenta ascendente o descendente según la necesidad, mientras permanezcan a una distancia suficiente por debajo de la línea piezométrica.

Para propósitos de abastecimiento público de agua, las tuberías son los medios más comunes de transmisión del agua, pero también se usa los canales, acueductos y túneles. Ya sea para flujo libre o bajo presión, por lo general los conductos de transmisión del agua requieren una inversión considerable de capital. Por lo tanto, es necesaria una consideración cuidadosa de todas las opciones técnicas y sus costos cuando se selecciona la mejor solución en un caso particular.

Transmisión de Aguas

Para la conducción de grandes volúmenes de agua tratada o a tratar, utilizaremos conductos cerrados de tuberías o abiertos como ser los canales.

Conductos Abiertos “Canales”

En ingeniería se denomina canal a una construcción destinada al transporte de fluidos generalmente utilizada para agua y que, a diferencia de las tuberías, es abierta a la atmósfera.

Los canales abiertos se utilizan en algunas ocasiones para conducir el agua desde la captación hasta la planta de tratamiento, pero nunca agua tratada, por los problemas que veremos a continuación.

Si bien el uso de canales abiertos tiene la ventaja de que permite emplear materiales baratos y ahorrar en la obra, tiene las siguientes desventajas:

Hay que ajustarse al gradiente hidráulico del agua

Se producen pérdidas de agua por filtraciones y evaporación

Existe peligro de contaminación del agua, especialmente en zonas pobladas o industriales.

En climas fríos puede generare hielo que produce pérdidas de carga

Perturbaciones en el canal por raíces de árboles o agujeros de roedores.

Las secciones transversales más usadas son la trapezoidal, rectangular, triangular y parabólico.

Además si los terrenos que atraviesan son muy porosos, el canal deberá revestirse en hormigón, lo cual incrementa notablemente el costo de las obras.

Los conductos cerrados construidos in situ, son los que normalmente se denominan acueductos.

Se los puede clasificar de la siguiente manera:

Construcción a cielo abierto, siguiendo el gradiente hidráulico.

Construcción a cielo abierto, por debajo del gradiente hidráulico y por ello bajo presión.

Túnel, siguiendo el gradiente hidráulico

Túnel, por debajo del gradiente hidráulico y por eso bajo presión.

Una variante del acueducto construido in situ es la que emplea conductos prefabricados o tuberías.

Las ventajas del acueducto sobre la tubería son:

La posibilidad de uso de materiales locales como arena y grava

Mayor vida útil, especialmente sobre las tuberías metálicas, no sobre las plásticas.

Menor pérdida de capacidad hidráulica con el transcurso del tiempo, ya que no se producen incrustaciones por corrosión.

Estas ventajas podría dar origen a un menor costo inicial, que combinado con costos menores de mantenimiento de cómo resultado que la instalación sea más económica que la de tubería, pero ofrece también algunos inconvenientes:

Un acueducto debe construirse en su tamaño definitivo, por el contrario con tuberías, pueden instalarse al principio diámetros pequeños y sumarle otros en paralelo.

La compensación de desmonte y relleno, exige a menudo que el acueducto se adapte a la superficie del terreno interfiriendo con los desagües naturales, dando origen también a terraplenes antiestéticos.

Los acueductos construidos in situ, salvo los de hormigón armado, se construyen ordinariamente de sección en herradura, forma que ofrece favorables propiedades hidráulicas, estable, resiste bien la presión del terreno, economiza materiales y es fácil de construir.

Los túneles no sujetos a presión se construyen también en forma de herradura. Si conducen agua a presión, se emplea la sección circular. En la actualidad se emplean túneles para llevar el agua hasta el interior de algunas ciudades, enlazándose con la red de tuberías principales mediante conexiones verticales. Estos túneles deben ser totalmente estancos.

Sistema de Abastecimiento de Agua Potable por Gravedad

Sistema de Abastecimiento de agua por Bombeo

Línea de Conducción

Se entiende por línea de conducción al tramo de tubería que transporta agua desde la captación hasta la planta potabilizadora, o bien hasta el tanque de regularización, dependiendo de la configuración del sistema de agua.

Una línea de conducción debe seguir, en lo posible, el perfil del terreno y debe ubicarse de manera que pueda inspeccionarse fácilmente. Esta puede diseñarse para trabajar por GRAVEDAD o BOMBEO.

Para que se utilice la distribución por gravedad, es necesario que la fuente de suministro, sea un lago o un embalse, este situado en algún punto elevado respecto a ciudad, de manera que pueda mantenerse una presión suficiente en las tuberías principales. Este método es el más aconsejable se la conducción que une la fuente con la ciudad es de tamaño adecuado y está bien protegida contra roturas accidentales.

Cuando la condición del terreno o el gasto necesario del suministro de agua no permiten el diseño de la línea de conducción por gravedad, se utiliza el bombeo

Consideraciones de Diseño

Normalmente se diseña para conducir el volumen de agua requerido en un día máximo de consumo, es decir, Qmax.diario,. Las variaciones horarias en ese día serán absorbidas por el tanque de regularización.

Otra opción para diseñar es la de tomar como base el consumo máximo por hora, Qmax,horario y omitir la construcción del tanque de regularización.

Es importante resaltar que para las líneas de conducción por bombeo, deben planearse para que operen 24 horas al día. De otra manera, deben ajustar los gastos de diseño para satisfacer las necesidades requeridas (aumentar el gasto de conducción y, por lo tanto, el diámetro de la tubería).

Presiones de Diseño

Las líneas de conducción son ductos que siguen la topografía del terreno y trabajan a presión.

Al diseñar una línea de conducción por gravedad, uno debe de tener muy en cuenta el cálculo de la línea piezométrica (línea de energía) y la línea de gradiente hidráulico (presión + elevación). Pues se debe cuidar que la línea de gradiente hidráulico se encuentre siempre por encima del eje de la tubería, evitando así presiones negativas en la línea.

Otro factor muy importante a tomarse en cuenta es la selección de la tubería para la línea de conducción, esta debe soportar la presión más alta que pueda presentarse en la línea de conducción. Generalmente la presión más alta no se presenta cuando el sistema está en operación, sino cuando la válvula de salida se encuentra cerrada y se desarrollan presiones hidrostáticas. También las presiones pueden elevarse mucho cuando se presenta un golpe de ariete (por cierre súbito de una válvula o porque una bomba deja de funcionar) que genera una sobrepresión.

Límite de velocidades

Si la velocidad del fluido que circula por una tubería es excesivamente elevada, las partículas en suspensión que se encuentren en el agua pueden ocasionar desgastes excesivos por erosión en el interior de la tubería. Y si la velocidad del agua es demasiado baja, estas partículas en suspensión pueden llegar a sedimentar en puntos bajos del tramo de tubería, obstruyendo el conducto con el tiempo si no es atendido.

Las velocidades recomendadas son:

Máxima: 3,0 m/s.

Mínima: 0,4 m/s.

Cuando una tubería transporta un caudal pequeño de agua, se debe contemplar posibles problemas de sedimentación. Así que se debería construir un tanque de sedimentación en la captación y crear puntos de limpieza en lugares bajos del sistema para poder eliminar toda la materia sedimentada.

Tabla de velocidades máximas para tuberías comerciales.

...