lineas de conducción por gravedad

1. ABASTECIMIENTO DE
AGUA Y
ALCANTARILLADO
ING. ELIAS TAPIA JULCA
CAPITULO III

2. LINEAS DE CONDUCCION POR GRAVEDAD
Línea de Carga Estática
Reservorio
Tubería
Captación
A. Concepto:

3. Tubería tramo I
Tubería tramo II
Planta de Tratamiento
Reservorio
Línea de Carga Estática
Captación
Reservorio
Línea de Carga Estática
Captación
Tubería

4. B. Fórmula para el diseño hidráulico
Hazen y Williams
Q = 0.000426 * C * D 2.63 * S 0.54
 Q: Litros
 D: Ø en pulgadas
 C: Coeficiente de rugosidad
 S: Pendiente Hidráulica ( m/km)
D = Q 0.38
0.000426* C* S 0.54
S = ∆H / L : (m/ km)

5. Pérdida de Carga:
h f = Q 1.85 * L
0.000426* C* D 2.63
Línea de Carga Estática
h f
(Perdida
Línea de Carga Dinámica de Carga)
Presión
Qmd
Tuberías a 1 m de
profundidad del
terreno natural
Longitud (L)
(Según el perfil longitudinal
∆H Estática

6. Nota:
Valores de “C”
 PVC : 150
 Hierro dúctil : 110
 Acero : 120
C. Aspectos Normativos
 Caudal de diseño: Q m d
Mínima = 0.60 m/s (Para evitar la acumulación de sedimentos) ①
 Velocidad Máxima = 5.00 m/s (Para evitar el desgaste de la tubería) ②
2 Ø2e
Fig.② e1 > e2
Fig.① 2< 1
e2
e1
Sedimentos
Ø1

7. R.N.E
Nota:
V = Qmd / A
Velocidad = Caudal Máximo diario / Área de la sección del tubo
• Se debe ubicar valvular de aire en los puntos altos a cada 2.5km si el terreno es plano
de pendiente uniforme.
• Se debe ubicar válvulas de purga en los puntos bajos a cada 2.5km si el terreno es
plano o de pendiente uniforme
Válvula de purga
Válvula de purga
Válvula de aire
Válvula de aire

8. Agua
 < 2.5 km: no se colocan válvulas
L > 2.5 Km: si se colocan válvulas aire y
purga
 separado aprox. 20 m
Sedimentos
L
Se abre la válvula para dejar
pasar de nuevo el agua.
Válvula de aire
Se abre para sacar los
sedimentos
Observación
Válvula de purga

9. D. Consideraciones Técnicas para el Diseño
d.1.- Líneas de carga Línea de Carga Estática
Línea de Carga Dinámica hf (Perdida de carga por Fricción)
Presiones Línea de Presiones
KV2/2
“Despreciable” para casos
prácticos o técnicos

10. d.2.- Al momento de diseño debemos verificar que la línea de
carga dinámica no corte el terreno.
L.c.e
L.c.d
Optimo:

11. Aceptable
L.c.e
L.c.e
L.c.d
Inaceptable

12. L.c.e
Pendiente negativa
L.c.d
Ø1
Subsanable
hf1
L.c.d
L.c.e
hf2
Ø2

13. Observación:
Una de las soluciones seria cambiar el diámetro o la ruta, analizar las más
convenientes.
Al cambiar el diámetro de la tubería no siempre todo el tramo debe ser de una
sola medida ,esta puede variar.
d.3.- Clase de la tubería de acuerdo a la presión de trabajo
50m
75m 100 m 120 m
∆H (120mts)
L.c.e
A-10
A-15
A-5
A-7.5
A-75
A-10

14. a )Para PVC
Clase Kg/ cm2 Lbs./ pulg2 Mts. de h
agua
A-5 5 75 50
A-7.5 7.5 105 75
A-10 10 150 100
A-15 15 215 150
d.4.- Estructuras Complementarias
d.4.1.- Cámara rompe presión
Se emplea en caso de las presiones de trabajo sean superiores a la presión
nominal de la tubería .También se usa en caso se presentan presiones negativas
en sectores puntuales de la línea de conducción.
Por ejemplo la siguiente figura debe instalarse con tuberías no menores a A-7.5

15. L.c.e n°1
75 m
Cota 900.00
A-7.5 C.R.P n°1 L.c.e n°2
Cota 825.00
75 m
A-7.5
C.R.P n°2 L.c.e n°3
Cota 750.00
A-5 50 m
Cota 700.00
Nota:
Este caso obliga a un diseño por tramos:
Tramo I: Captación –C.R.P n°1
 Tramo II: C.R.P n°1–C.R.P n°2
 Tramo III: C.R.P n°3 –Reservorio

16. L.c.e N° 1
C.R.P n°1 L.c.e N° 2
Presión Negativa
L.c.e N° 3
C.R.P n°2 Presión Negativa
L .c.d
h f
Nota:
Igualmente en este caso se diseña por
tramos
Las cámaras rompe presión(C.R.P) tienen
un diseño hidráulico típico:
•Largo: 2.00 m
•Ancho: 1.00 m
•Altura: 1.50 m
Tienen dos compartimientos:
Losa de concreto sellado
Pantalla Intermedia
H = 1.50
Turbulencia 0.60
1.00 1.00
Cámara de Cámara de
Disipación Salida

17. 
Nota:
El espesor de los muros y losas de concreto, así como el aérea de acero dependen del
diseño estructural.
d.4.2.- Válvulas de aire
Tubería Válvula Manual Válvula
Automática
4” 2” 1/2”
6” 2” 1/2”
8” 3” 1/2”
10” 3” 1/2”
12” 4” 3/4”
14” 4” 3/4”
16” 6” 1”
18” 6” 1”
20” 6” 2”
24” 8” 2”
30” 8” 2”
>30” 10” 3”

18.  d.4.3.- Válvula de purga
Tubería Válvula
4” 2”
6” 4”
8” 4”
10” 6”
12” 6”
14” 6”
16” 6”
18” 6”
20” 8”
24” 8”
>24” 10”

19. d.5.- Material de Tubería
En Perú
40 – 50 años: PVC Cuando la tubería
80 – 100 años: Hierro dúctil va enterrada
Acero → Cuando va expuesta
• La tubería de PVC tiene una vida útil de 40 - 50 años en promedio
• La tubería de hierro dúctil tiene una vida útil de 80-100 años y es mas caro que el PVC (en
promedio 2.5 veces mas).
• En zonas alejadas de la cuidad y con terreno rocoso se debe evaluar si es mas económico
excavar en roca y utilizar PVC o HD o no excavar y emplear tubería de acero.
• La tubería de acero en promedio es 5 veces más cara que el PVC
• En este caso, las tuberías de acero se apoyan en dados de concreto en cada unión.

20. Observación:
Tubo
Tubería

21.  EJEMPLO DE DISEÑO:
 Diseñar la línea de conducción
A-5
0.8 km
Cota: 854
A-7.5
A-5
0.20 km
A-5
0.15 km
23.44 m
40 m
59.2m
Cota: 850
G
E
C
A
Cota: 850
Cota: 852
Cota: 900
Cota: 830
D
A-5
F
B 70 m
Cota: 860
A-5
0.25 km
EF =1.00 km

22.  Qmd = 80 Lps
 Tubería = PVC
 S =24.67m/km
Se tendrá dos soluciones: A-5 y A-7.5, Solo A-5
 1 ° Solución:
L = 2.40 km
∆H = 70 m
Redondea a 2 decimales

23. • S = 70m/ 2.4 km
• D = Q 0.38
0.000426* C* S 0.54
D = 80 0.38
0.000426* 150* (70/2.4) 0.54
D = 7.5” → 8”
 Verificación de la velocidades
V = Q = ( 80/1000) m3/seg = 2.5 m /seg
A ∏ (8*2.54/100)2 /4
 Ok ( V ≥ 0.60 m/s y ≤ 5.00 m/s )
El S es la pendiente entre la
captación y reservorio, y coloca al s
como fracción, sin calcular el valor
antes
Calcula la v en m/s.
Reemplaza todo no saca el
valor antes del área.

24. • Verificación de L.c.d
h f = Q 1.85 * L
0.000426* C* D 2.63
h f = 80 1.85 * 2.4
0.000426* 150* 8 2.63
h f = 52.07 m
• Verificación en el punto “C”
-Longitud: Captación - “C “ = 0.95 km
-La perdida de carga total = 52.07 m
-La perdida de carga unitaria = 52.07/2.4 = 21.70m/km
* En “C”
L = 0.95 km
h f c = 0.95* 21.70 = 20.61m
La L.c.d no corta a la tubería → 8 “
** Si no hubiera cumplido, se pone C.R.P o en caso extremo se cambia el Ø

25.  Clase de Tubería
 A-5 = 1.8 km ,A-7.5 = 0.6 km - Válvulas de aire y purga
 Válvula de purga: - Válvulas de aire: En los puntos C y E
En los puntos B y D Ø= 4” (manual) Ø = 3” (manual)
Ø = 1/2 (automático)
Distancia
Parcial
Distancia
Acumulada
Cotas
Como calcula las distancias
para A-5 Y A-7.5

26. Trabajo
 Realizar el mismo ejemplo poniendo: - CRP en “C”
- CRP en “E”
 2° Solución: CRP en “C”
G
D
F
B
Cota 860
854
Cota: 850
E
C
A
Cota: 850
Cota: 852
Cota: 900
Cota: 830
Tamo I Tramo II

27. a.1.- Tramo I
L = 0.95 m
∆H = 40 m
D = Q 0.38
0.000426* C* S 0.54
D = 80 0.38
0.000426* 150* (40/0.95) 0.54
D = 6.98” → 8”

28. • Verificación de la velocidades
V = Q = ( 80/1000) m3/seg = 2.5 m /seg
A ∏ (8*2.54/100)2 /4
 Ok ( V ≥ 0.60 m/s y ≤ 5.00 m/s )
• Verificación de L.c.d
h f = 23.40 m
Tramo I: 8 “; A-5

29. h f = Q 1.85 * L
0.000426* C* D 2.63
h f = 80 1.85 * 0.95 h f = 23.40 m
0.000426* 140* 8 2.63
1.00km
0.20 km
0.25 km
C.R.P
L = 1.45 km
Cota 854
Cota: 860
6.00 m
3.76 m
Cota: 850
E
C
Cota: 830
12.1 m
∆ H = 30
D
F
a.2.- Tramo II
Porque le coloca 140 al
valor de C

30. D = Q 0.38
0.000426* C* S 0.54
D = 80 0.38
0.000426* 150* (30/1.45) 0.54
D = 8.1” → 10”
 Verificación de la velocidades
V = Q = ( 80/1000) m3/seg = 1.6 m /seg
A ∏ (10*2.54/100)2 /4
 Ok ( V ≥ 0.60 m/s y ≤ 5.00 m/s )
 Verificación de L.c.d
h f = Q 1.85 * L
0.000426* C* D 2.63
Sale 8.07.
Que pasa si v no esta dentro
de estos valores?

31. h f = 80 1.85 * 1.45
0.000426* 150* 10 2.63
h f = 10.63 m
• h f unitaria = 10.63m/1.45km
h f unitaria = 7.33m/km
• h f e = 10.63*0.45
1.45
h f e = 3.30 m

32.  3° Solución: CRP en E
∆H = 46 m
hf= 34.5m
Tramo II
Tramo I: L = 1.40
Cota 860
854
Cota: 850
E
C
A
40 m
Cota: 852
Cota: 900
Cota: 830
G
D
F
B

33.  Tramo I
D = Q 0.38
0.000426* C* S 0.54
D = 80 0.38
0.000426* 150* (46/1.40) 0.54
D = 7.34” → 8”
 Verificación de la velocidades
V = Q = ( 80/1000) m3/seg = 2.5 m /seg
A ∏ (8*2.54/100)2 /4
 Ok ( V ≥ 0.60 m/s y ≤ 5.00 m/s )
 Verificación de L.c.d
h f = Q 1.85 * L
0.000426* C* D 2.63

34. h f = 80 1.85 * 1.40
0.000426* 150* 8 2.63
h f = 30.38m
→Tramo I: 8”, A-5
 Tramo II
Cota: 830
Cota: 854
∆H= 24 m
L = 1.00 km

35. D = Q 0.38
0.000426* C* S 0.54
D = 80 0.38
0.000426* 150* (24/1.00) 0.54
D = 7.83” → 8”
→La primera solución resulta más económica
2
1
A
B
E) Formulas Complementarias
 Tubería equivalente en Serie
L = L1 + L2
C1.85* D4.87 C1
1.85 * D1
4.87 C2
1.85 * D2
4.87
Según perdida de carga
.Q=cte
Hf = hf1 + hf2

36.  Tubería Equivalente en Paralelo
C* D2.63 = C1 * D1
2.63 + C2 * D2
2.63
2
1
A
B
En ambos casos su uso es recomendable en proyecto de ampliación y /o
mejoramiento, cuando la vida útil de uno de los tramos esta próximo a su
vencimiento.
Ejemplo:
Diseñar la línea de conducción utilizando el concepto de tubería en Serie.
Q m d = 80 Lps

37. Cota 860
Cota 854
Cota: 850
E
C
A
Cota: 852
Cota: 900
Cota: 830
D
F
B
Por H.W:
= 7.72 “ = 6 “
2.40 = L1 + L2
1501.85* 7.724.87 150 1.85 * 84.87 1501.85 * 6 4.87
114.2* 106 = 39.9*106 L1 + 162.3 * 10 6 L2
17878.80 = 6 4.87*L1 + 4.06*L2
L1+4.06L2=2.40…..(a)
L1 + L2 = 2.40……(b)
L1=0.163 km
L2 =2.237 km
= 8”

38. GRACIAS