sistemas de agua potable

1. INTRODUCCIÓN
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.
El abastecimiento del agua a un poblado se logra mediante el transporte de este importante
líquido desde la fuente de abastecimiento hasta un sitio ubicado en el poblado para su
posterior distribución.
Las obras de conducción forman parte de un sistema de agua potable que de acuerdo a su
diseño tienen un impacto económico en la operación del mismo.

2. 1. OBJETIVOS
1.1 OBJETIVO GENERAL
Proporcionar las bases de diseño de las líneas de conducción y establecer los requisitos
mínimos de seguridad que deben cubrir.
2. DEFINICIONES
2.1 LÍNEA DE CONDUCCIÓN
Es el tramo de tubería y de estructuras que conducen el agua desde la captación hasta
reservorio o planta de tratamiento. La estructura deberá tener capacidad para conducir
como mínimo, el caudal máximo diario.
2.2. RED DE CONDUCCIONES
Es un sistema, integrado por un conjunto de tuberías interconectadas, debido a la
existencia de dos o más fuentes de abastecimiento o sitios de distribución.
2.3. ESTACIÓN DE BOMBEO
Es la obra electromecánica, hidráulica y civil, constituida por una subestación eléctrica,
cárcamo de bombeo, rejillas, bombas, equipo eléctrico, tuberías, válvulas y accesorios
requeridos para la operación; que proporciona las condiciones energéticas de diseño
para que la conducción transporte adecuadamente el agua, de un nivel topográfico
generalmente menor en la fuente a uno mayor del sitio de distribución.
2.4. TREN DE PIEZAS ESPECIALES
Es el conjunto formado por válvulas, carretes, tes, y demás accesorios, ubicados según
el diseño de la conducción. Este conjunto permite conectar adecuadamente los equipos
de bombeo con la tubería, ofreciendo a los mismos control y protección.
2.5. TUBERÍAS
Es el conjunto de tubos interconectados para formar una tubería principal, con una
variedad de diámetros y materiales.
2.6 VÁLVULAS
Son dispositivos que permiten el control del flujo en la conducción, atendiendo a
situaciones de: corte y control de flujo, acumulación de aire, por llenado y vaciado de
la conducción, depresiones y sobrepresiones generadas por fenómenos transitorios, y
retroceso del agua por paro del equipo de bombeo, entre otras.
2.7 PIEZAS ESPECIALES
Son elementos de unión entre los componentes de una conducción de agua, se utilizan
para efectuar intersecciones de conductos, variación de diámetros, cambios de dirección,
conexiones con válvulas y equipos de bombeo, etc. Este grupo es constituido por juntas,
carretes, extremidades, tes, cruces, codos y reducciones, entre otros.
2.8 CAJA ROMPEDORA DE PRESIÓN
Estructura contenedora, utilizada en sistemas por gravedad para comunicar a la
conducción con la atmósfera, disminuyendo así las cargas piezométricas ejercidas sobre
la tubería.

3. 2.9 TANQUE DE CAMBIO DE RÉGIMEN
Estructura contenedora utilizada para efectuar la interconexión cuando la conducción se
efectúa por ambos regímenes bombeo-gravedad.
3. CLASIFICACIÓN DE LAS CONDUCCIONES
3.1 CONDUCCIÓN POR GRAVEDAD
3.1.1. Canales
 Las características y material con que se construyan los canales serán
determinados en función al caudal y la calidad del agua.
 La velocidad del flujo no debe producir depósitos ni erosiones y en ningún caso
será menor de 0,60 m/s
 Los canales deberán ser diseñados y construidos teniendo en cuenta las
condiciones de seguridad que garanticen su funcionamiento permanente y
preserven la cantidad y calidad del agua.
En el cálculo de canales las secciones empleadas son las de tipo trapecial, rectangular
y semicircular. Aunque la más económica es la semicircular, la más práctica y común
es la trapecial. En general los canales se revisten de concreto armado, colado en el
lugar de la obra, pero pueden ser de mampostería o de tierra.
3.1.2. Tuberías
 Para el diseño de la conducción con tuberías se tendrá en cuenta las condiciones
topográficas, las características del suelo y la climatología de la zona a fin de
determinar el tipo y calidad de la tubería.
 La velocidad mínima no debe producir depósitos ni erosiones, en ningún caso será
menor de 0,60 m/s
 La velocidad máxima admisible será: En los tubos de concreto 3 m/s En tubos de
asbesto-cemento, acero y PVC 5 m/s. Para otros materiales deberá justificarse la
velocidad máxima admisible.
 Para el cálculo hidráulico de las tuberías que trabajen como canal, se recomienda
la fórmula de Manning, con los siguientes coeficientes de rugosidad: Asbesto-
cemento y PVC 0,010 Hierro Fundido y concreto 0,015 Para otros materiales
deberá justificarse los coeficientes de rugosidad.
 Para el cálculo de las tuberías que trabajan con flujo a presión se utilizarán
fórmulas racionales. En caso de aplicarse la fórmula de Hazen y Williams, se
utilizarán los coeficientes de fricción que se establecen en la Tabla N°1.

4. Para el caso de tuberías no consideradas, se deberá justificar técnicamente el valor
utilizado.
3.2. CONDUCCIÓN POR BOMBEO
 Para el cálculo de las líneas de conducción por bombeo, se recomienda el uso de la
fórmula de Hazen y Williams. El dimensionamiento se hará de acuerdo al estudio
del diámetro económico.
 La conducción por bombeo se requiere cuando la fuente de abastecimiento tiene una
altura piezométrica menor a la requerida en el punto de entrega, es decir se encuentra
en un nivel inferior al del tanque de regulación ó la red de distribución.
 Básicamente una conducción requiere bombeo cuando la posición de la obra de
captación con relación al sitio donde termina la línea se encuentra topográficamente
más bajo.
3.3. CONDUCCIÓN MIXTA.
Es una combinación de conducción por bombeo en una primera parte y una conducción
por gravedad en una segunda parte.
4. CRITERIOS DE DISEÑO
4.1. CARGA DISPONIBLE
Viene representada por la diferencia de entre la obra de captación y el reservorio.
4.2. GASTO DE DISEÑO
El gasto de diseño es el correspondiente al gasto máximo diario (Qmd), el que se estima
considerando el caudal medio de la población para el periodo de diseño seleccionado
(Qm) y el factor K1 del día de máximo consumo

5. 4.3. CLASES DE TUBERÍAS
Las clases de tubería a seleccionarse estarán definidas por las máximas presiones que
ocurran en la línea representada por la línea de carga estática. Para la selección se debe
considerar una tubería que resista la presión más elevada que pueda producirse
4.4. DIÁMETROS
Para determinar los diámetros se consideran diferentes soluciones y se estudian diversas
alternativas desde el punto de vista económico. Considerando el máximo desnivel en
toda la longitud del tramo el diámetro seleccionado deberá tener la capacidad de
conducir el gasto de diseño con velocidades comprendidas entre 0.6 y 3.0 mls; y las
pérdidas de carga por tramo calculado deben ser menores o iguales a la carga disponible.
4.5. ESTRUCTURAS COMPLEMENTARIAS
4.5.1. Válvulas de aire
 En las líneas de conducción por gravedad y/o bombeo, se colocarán válvulas
extractoras de aire cuando haya cambio de dirección en los tramos con pendiente
positiva.
 En los tramos de pendiente uniforme se colocarán cada 2.0 km como máximo.
 Si hubiera algún peligro de colapso de la tubería a causa del material de la misma
y de las condiciones de trabajo, se colocarán válvulas de doble acción (admisión
y expulsión)
 El dimensionamiento de las válvulas se determinará en función del caudal,
presión y diámetro de la tubería.
4.5.2. Válvulas de purga
 Se colocará válvulas de purga en los puntos bajos, teniendo en consideración la
calidad del agua a conducirse y la modalidad de funcionamiento de la línea.
 Las válvulas de purga se dimensionarán de acuerdo a la velocidad de drenaje,
siendo recomendable que el diámetro de la válvula sea menor que el diámetro de
la tubería
4.5.3. Cámaras rompe-presión
Cuando existe mucho desnivel entre la captación y algunos puntos a lo largo de la
línea de conducción, pueden generarse presiones superiores a la máxima que puede
soportar una tubería. En esta situación, es necesaria la construcción de cámaras
rompe-presión que permitan disipar la energía y reducir la presión relativa a cero
(presión atmosférica), con la finalidad de evitar danos en la tubería. Estas estructuras
permiten utilizar tuberías de menor clase, reduciendo considerablemente los costos
en las obras de abastecimiento de agua potable.

6. 5. COMPONENTES DE UNA LÍNEA DE CONDUCCIÓN
5.1. TUBERÍAS
En la fabricación de tuberías utilizadas en los sistemas de agua potable, los materiales
de mayor uso son: acero, fibrocemento, concreto presforzado, (poli cloruro de vinilo)
(PVC), hierro dúctil, y polietileno de alta densidad.
5.2 PIEZAS ESPECIALES
5.1.1. Juntas
Las juntas se utilizan para unir dos tuberías; las de metal pueden ser de varios tipos,
por ejemplo, Gibault, Dresser, etc.
5.1.2. Carretes
Los carretes son tubos de pequeña longitud provistos de bridas en los extremos para
su unión. Se fabrican de fierro fundido y acero con longitudes de 25, 50, y 75 cm.
5.1.3. Extremidades
Las extremidades son tubos de pequeña longitud que se colocan sobre alguna descarga
por medio de una brida en uno de sus extremos. Se fabrican en longitudes de 40, 50,
y 75 cm. Para materiales de PVC, las extremidades pueden ser campana o espiga.
5.1.4. Tes
Las tes se utilizan para unir tres conductos, donde las tres uniones pueden ser del
mismo diámetro, o dos de igual diámetro y uno menor. En el segundo caso se llama
te reducción.
5.1.5. Cruces
Las cruces se utilizan para unir cuatro conductos, donde las cuatro uniones pueden
ser del mismo diámetro, o dos mayores de igual diámetro y dos menores de igual
diámetro. En el segundo caso se llama cruz reducción.
5.1.6. Codos
Los codos tienen la función de unir dos conductos del mismo diámetro en un cambio
de dirección ya sea horizontal o vertical. Los codos pueden tener deflexiones de 22.5,
45 y 90 grados.
5.1.7. Reducciones
Las reducciones se emplean para unir dos tubos de diferente diámetro.
5.1.8. Coples
Los coples son pequeños tramos de tubo de PVC o de fibrocemento que se utilizan
para unir las espigas de dos conductos del mismo diámetro. Los coples pueden ser

7. también de reparación, los cuales se pueden deslizar libremente sobre el tubo para
facilitar la unión de los dos tubos en el caso de una reparación.
5.1.9. Tapones y tapas
Los tapones y las tapas se colocan en los extremos de un conducto con la función de
evitar la salida de flujo.
5.3 VÁLVULAS
5.1.1. Válvula eliminadora de aire
La válvula eliminadora de aire cumple la función de expulsar el aire de la tubería que
continuamente se acumula en las partes altas del perfil de la conducción, cuando ésta
se encuentra en operación.
5.1.2. Válvula de admisión y expulsión de aire
La válvula de admisión y expulsión de aire se utiliza para expulsar el aire que contiene
la tubería al momento de iniciar el llenado del conducto. Una vez que el agua ejerce
presión sobre el flotador de la válvula, ésta se cierra y no se abre mientras exista
presión en el conducto. Otra función de esta válvula es permitir la entrada de aire
dentro del tubo al momento de iniciar el vaciado de la tubería, y con ello evitar que
se presenten presiones negativas.
5.1.3. Válvula de no retorno
La válvula de no retorno tiene la función de evitar la circulación del flujo en el sentido
contrario al definido en el diseño.
5.1.4. Válvula de seccionamiento
La válvula de seccionamiento se utiliza para controlar el flujo dentro del tubo, ya sea
para impedir el paso del agua o reducir el gasto a un valor requerido. Las válvulas de
seccionamiento pueden ser, por ejemplo, tipo compuerta, de mariposa, o de esfera.

8. 6. EJERCICIOS
6.1. PARA CANALES
Chezy 𝑉 = 𝑐√ 𝑅𝑆 Manning 𝑉 =
1
𝑛
𝑅
2
3 𝑆
1
2
Ejemplo 1.- Diseñar la línea de conducción por gravedad (canal); que transporta un
gasto de 2.5 m3/seg. Por un canal de sección trapecial, de 1.50 m de plantilla, talud
1:1, pendiente del fondo del canal So = 0.0004 y un coeficiente de rugosidad de
Manning n = 0.017, encuentre la profundidad del flujo “d”.
Respuesta: d = 1.349 m
6.2. PARA TUBERÍAS
Ejemplo2:
Determinar los cálculos hidráulicos de la línea de conducción para la siguiente
condición:
Datos:
Gasto de diseño (Qm.) = 2.1 Vs.
Longitud de tubería (L) = 380 m.
Cota captación (cota cap.) = 2500 msnm.
Cota reservorio(R) = 2450 msnm.
Respuesta: D = 1.44”; siendo su valor comercial de 1 112"

9. 7. CONCLUSIONES
Se ha logrado conocer las bases de diseño como también los requisitos mínimos que
establece la norma vigente del RNE (OS. 010) para la elaboración de línea de
conducción.