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CAPITULO VII-Aducción y Conducción Roberto Salazar C.
CAPÍTULO VII
7 ADUCCIÓN Y CONDUCCIÓN
Las líneas de aducción de acueducto son los conductos destinados a transportar
por gravedad o por bombeo las aguas crudas desde los sitios de captación hasta
las plantas de tratamiento, prestando excepcionalmente servicio de suministro a lo
largo de su longitud.
Las líneas de conducción son aquellas destinadas al transporte de agua tratada
desde la planta de tratamiento hasta los tanques de almacenamiento o hasta la red
de distribución, generalmente sin entrega de agua en ruta.
Las aducciones pueden ser:
┌
│ - Canales abiertos
a. Aducción por │
Escurrimiento libre │ - Conductos cerrados sin presión
└
┌
│ - Gravedad
b. Conductos cerrados │
a presión │ - Estaciones de bombeo
└
c. Aducciones mixtas
El establecimiento del tipo de aducción dependerá del tipo de terreno y de un
estudio económico de las alternativas.

320
7.1CONDICIONES GENERALES
Los sistemas de aducción y conducción deben contar con un cálculo hidráulico
que contemplen diferentes condiciones operativas o de expansión, tomando
como referencia el trazado sobre planos topográficos a escala adecuada de la
conducción existente, si la hubiere, y de las alternativas de aducción propuestas
por el diseñador.
La elección del diámetro debe basarse en un estudio comparativo técnico -
económico, mediante las técnicas de optimización que hagan que el costo anual de
la obra objeto del diseño sea mínimo. De todas formas, en la selección del diámetro,
se deben analizar las presiones de trabajo, las velocidades de flujo, la longitud de
la línea de aducción y/o conducción y la estabilidad geotécnica del corredor
correspondiente.
Para conducciones con poblaciones mayores a 60.000 habitantes, los diseños
hidráulicos se realizarán bajo criterio de diseño exhaustivo u optimizado.
Para el diseño de una aducción o conducción por gravedad o impulsión por bombeo
se tendrán en cuenta los siguientes requisitos:
Se procurará que el trazado de la línea desde captación hasta la red de distribución
sea lo más corto posible, buscando vías o senderos públicos, evitando zonas de
deslizamiento e inundaciones. En caso que se requiera el uso de predios privados,
será necesario determinar la correspondiente servidumbre, la cual se referenciará
en la memoria y los planos respectivos del proyecto.
La velocidad mínima debe ser de 0.5 m/s, o aquella que genere un esfuerzo cortante
en la pared de la tubería mínimo de 1,50 Pa, mientras que la velocidad máxima no
deberá sobrepasar los límites de velocidad recomendados para el material del ducto
a emplear y/o los accesorios correspondientes.
La tubería seleccionada deberá soportar la sumatoria de las presiones dinámicas y
la máxima sobrepresión ocurrida por causas de un fenómeno de golpe de ariete,
esto afectado por un factor de seguridad que dependerá del tipo de sistema: 1,3
para sistemas por bombeo y 1,1 para sistemas por gravedad.
El diseño debe contemplar los sitios de salida para mediciones piezométricas y de
caudal, los cuales pueden ser de uso permanente, o intermitente; deben localizarse
al comienzo y al final de las líneas de conducción y/o aducción y en intervalos de

321
máximo 1.500 m cuando la longitud de la tubería sea mayor que 2.000 m, antes y
después de las válvulas y después de cada derivación de la conducción.
El diámetro interno real de la salida debe ser acorde con el diámetro del ducto
objeto de medición y debe complementarse con la instalación de una válvula
esférica o de globo y su correspondiente tapón roscado.
Para las líneas de impulsión, se hará el estudio del diámetro más económico en
concordancia con las etapas de construcción, escogiéndose cuatro diámetros
comerciales próximos al diámetro económico de referencia, dos por defecto y dos
por exceso. Para cada uno de ellos, se determinará el costo total de suministro e
instalación, costo anual de energía, operación y mantenimiento, intereses y
amortización, seleccionando la alternativa de costo mínimo y el diámetro óptimo
resultante.
Se deberá garantizar una presión dinámica mínima de cinco (5) metros en los
puntos topográficos más elevados, tomando como referencia la cota clave del ducto.
De ser necesaria la ubicación de tuberías en zonas de riesgo, se debe realizar un
análisis en el cual se indique la amenaza, la vulnerabilidad y el riesgo a los que se
encuentra expuesto el tramo de tubería, y las obras necesarias para la mitigación
del mismo.
Parágrafo 1°. Para proyectos rurales, será labor del diseñador proyectar líneas de
aducción o conducción que garanticen presiones dinámicas en las viviendas
superiores a 5 m.c.a., generando una repartición de caudales uniforme mediante
cámaras o estructuras distribuidoras que permitan la entrega de un mismo caudal
domiciliar, independiente de la cota en la cual se encuentre la vivienda.
Parágrafo 2°. En caso de requerirse se podrá utilizar un sistema de control de
presiones, cámaras de quiebre de presión o un sistema de reducción de
presiones teniendo en cuenta las condiciones de operación del sistema, la
operación y mantenimiento, las condiciones de calidad del agua y la
disponibilidad de repuestos.”
7.1.1 Factibilidad de ampliación
Debe tenerse en cuenta un estudio sobre la factibilidad de la ampliación de la
aducción o conducción considerando. En general, el trazado de la aducción debe
ser suficientemente amplio para permitir las posibles ampliaciones futuras.

322
7.1.2 Recomendaciones de trazado
Hasta donde sea posible, la aducción o conducción debe instalarse en terrenos de
propiedad pública, evitando interferencias con instalaciones aeroportuarias,
complejos industriales, vías de tráfico intenso, redes eléctricas, etc. En particular,
deben cumplirse los siguientes requisitos:
 El trazado se hará en lo posible paralelo a vías públicas. Si esto no es posible,
o se considera inconveniente desde el punto de vista económico y deben
atravesarse predios privados, será necesario establecer las correspondientes
servidumbres. Deben estudiarse alternativas que no sigan las vías públicas
cuando se considere que existen ventajas importantes por el hecho de que el
trazado no cruce hondonadas o puntos altos muy pronunciados, o porque se
puedan rodear quebradas y cauces profundos o para evitar cruces directos con
obras de infraestructuras importantes.
 Deben estudiarse alternativas al trazado con el fin de acortar su longitud o
comparar con trazados en túnel, o bien para no cruzar terrenos que tengan
niveles freáticos muy superficiales.
 Cuando existan razones topográficas que impidan utilizar el recorrido estudiado
para la línea de aducción o conducción, o no existan caminos desde la bocatoma
hasta la planta de tratamiento, debe considerarse el trazado de una vía de
acceso, teniendo en cuenta que éste debe encontrarse habilitada para el paso
de vehículos durante todo el año.
 Para la selección del trazado definitivo de la aducción deben considerarse,
además del análisis económico y la vida útil del proyecto, los siguientes factores:
a) Que en lo posible la aducción sea cerrada y a presión.
b) Que el trazado de la línea sea lo más directo posible entre la fuente y la planta
de tratamiento o entre la fuente y la red de distribución.
c) Que el trazado evite aquellos tramos que se consideren extremadamente
difíciles o inaccesibles. El trazado definitivo debe garantizar que la línea
piezométrica sea positiva y que en ninguna zona se cruce con la tubería con
el fin de evitar presiones manométricas negativas que representen un peligro
de colapso de la tubería por aplastamiento o zonas con posibilidades altas
de cavitación.
d) Deben evitarse trazados que impliquen presiones excesivas que puedan llegar
a afectar la seguridad de la aducción.

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e) Deben evitarse tramos de pendiente y contrapendiente que puedan causar
bloqueos por aire en la línea de aducción.
f) El trazado definitivo debe evitar zonas de deslizamiento o inundación.
 Siempre que existan instalaciones enterradas o accesorios enterrados en la
aducción o conducción, será necesario emplear señalizaciones y referenciarlos
en planos, esquemas o tarjetas con coordenadas.
7.1.3 Servicios de agua cruda
En casos excepcionales, la línea de aducción puede prestar servicios de agua
cruda. En estos casos será necesario considerar el aumento respectivo de caudal
en las obras de captación y los desarenadores. En todos los casos, la empresa
prestadora de servicio debe obtener la autorización de la SSPD para poder
suministrar agua cruda desde la aducción. En ningún caso el agua cruda tomada de
la aducción puede ser utilizada para el consumo humano si no es tratada
previamente en una planta de tratamiento localizada aguas abajo del servicio de
agua cruda.
7.1.4 Análisis hidráulico
Para el análisis hidráulico de la aducción o conducción deben tenerse en cuenta los
siguientes aspectos:
1. Debe desarrollarse un análisis hidráulico de la línea simulando todas las
condiciones operacionales normales y de emergencia, definiendo el régimen de
presiones y caudales a lo largo de la línea. En el caso de conductos a presión,
debe hacerse un análisis de golpe de ariete.
2. En aquellos casos en que se considere necesario el uso de canales a cielo
abierto, deben calcularse las pérdidas por evaporación; si el canal se construye
sin revestimiento, la capacidad de conducción debe aumentarse teniendo en
cuenta las pérdidas por infiltración.
3. El proyecto debe incluir el cálculo de todas las secciones del canal y de las obras
de arte requeridas. La sección transversal del canal puede variar hacia aguas
abajo, teniendo en cuenta las pérdidas por evaporación y las pérdidas por

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infiltración. En todo caso, dichas pérdidas deben estar sujetas a un análisis
económico.
4. El conducto en planta puede estar constituido por tramos rectos, segmentos
rectos acompañados por una curva o tramos curvos, pero en perfil estarán
preferiblemente constituidos por tramos rectos.
7.1.5 Facilidad de acceso
En todos los casos, los conductos deben tener facilidad de acceso de equipos de
mantenimiento a lo largo de su trazado. En los casos en que no existan caminos o
carreteras paralelos a las zonas del trazado, deben construirse vías de acceso,
tomando la precaución de que su trazado se encuentre habilitado para el paso de
vehículos durante todo el período de operación de la aducción.
7.1.6 Protección contra la contaminación
Debe tenerse especial cuidado con la posible contaminación de las aguas en los
conductos de aducción. En general, los conductos a presión son menos vulnerables
a la contaminación entre las obras de captación y las plantas de tratamiento; por
esta razón debe preferirse su uso. En el caso de que económicamente se demuestre
que el uso de un canal abierto es óptimo, debe ponerse especial atención a las
posibles fuentes de contaminación que existan a lo largo del canal. En particular,
cuando el canal cruce zonas pobladas o zonas industriales, éste debe quedar
cubierto.
7.1.7 Vulnerabilidad y confiabilidad
Debe establecerse el nivel de vulnerabilidad de la aducción o conducción. En caso
de que, por razones geológicas, topográficas u otro tipo de razones se considere
que la aducción o conducción es altamente vulnerable, ésta debe ser redundante.
En caso de que no sea posible contar con una redundancia en la aducción, aguas
arriba y próximo a la planta de tratamiento debe existir un embalse de
almacenamiento que permita tener un volumen de agua que garantice el consumo
de la población en un tiempo igual al requerido para la reparación de la aducción.
7.1.8 Derivaciones de agua cruda
En aquellos casos en que la SSPD permita el uso de agua cruda desde una
aducción, el cálculo hidráulico de ésta debe contemplar los caudales adicionales
debidos a dicha derivación.
7.1.9 Tipos de aducciones y conducciones

325
Pueden utilizarse los siguientes dos tipos de aducciones: aducción a superficie libre
(canales) o aducción a presión (ya sea por bombeo o por gravedad).
Deben tenerse en cuenta los siguientes requisitos:
 En lo posible, no deben utilizarse canales abiertos en la aducción debido a las
dificultades que presenta su mantenimiento y fundamentalmente por las
condiciones de riesgo de contaminación a las que se hallaría sometida la
aducción, con la consiguiente pérdida de calidad sanitaria.
 Los canales que crucen zonas pobladas o zonas susceptibles de contaminación
deben estar provistos de una cubierta de protección.
 Se admitirá que en un sistema de aducción puedan existir tramos sucesivos a
superficie libre, en conducto a presión por gravedad o por bombeo, en cualquier
secuencia y dimensiones siempre que se cumplan las condiciones hidráulicas
particulares para cada uno de esos tipos de regímenes.
 En los puntos de transición de tramos definidos por distintos tipos de
funcionamiento no deben presentarse pérdidas continuas de agua como
resultado de la diferencia de capacidad de los diversos tramos. El tramo con
menor capacidad debe tener la capacidad de diseño de la aducción.
 No pueden presentarse deficiencias en el comportamiento hidráulico de la
aducción como consecuencia de la subdivisión de la aducción en tramos de
diferentes tipos de regímenes hidráulicos.
 Las aducciones deben ser cerradas y a presión.
7.2 ADUCCIÓN POR ESCURRIMIENTO LIBRE
En esta clase de conducción el agua tiene una superficie libre sobre la cual actúa la
presión atmosférica. La conducción podrá proyectarse como conducto cerrado o
canal abierto.
7.2.1 Métodos de cálculo
Debe justificarse el método de cálculo para la sección transversal de los canales.
Se recomienda el uso de las ecuaciones de Manning, de Bassin, de Manning-
Strickler y de Chèzy. En el caso de secciones con rugosidad compuesta, se
recomienda el uso de la fórmula de Strickler. En todos los casos debe justificarse el
factor de fricción o coeficiente de pérdidas por fricción utilizado.
Fórmula a utilizar 𝑀𝑎𝑛𝑛𝑖𝑛𝑔 = 𝑉 =
1
𝑛
∗ 𝑅2 3
⁄
∗ 𝑆1 2
⁄
[7.1]

326
Donde:
R = radio hidráulico
S = pendiente (m/m) = línea piezométrica
V = velocidad media
n = coeficiente de velocidad que depende del material del conducto
En la siguiente tabla se establecen los coeficientes n de Manning para diferentes
materiales.
Tabla 7.1
Coeficientes de rugosidad de Manning
Material del canal n de Manning
PVC 0.010
Cemento mortero 0.013
Cemento pulido 0.011
Concreto áspero 0.016
Concreto liso 0.012
Mampostería 0.015
Piedra 0.025
Asbesto cemento 0.011
En todos los casos el perfil longitudinal debe calcularse considerando flujo
gradualmente variado. Se debe utilizar la ecuación general para curvas de remanso
establecida mediante la siguiente ecuación:
𝑑𝑦
𝑑𝑥
=
𝑆0−𝑆𝑓
1−𝐹𝑟2
[7.2]
Si los canales se construyen sin revestimiento, la capacidad del mismo aumentará
para suplir las pérdidas por infiltración. Para pequeñas poblaciones no se requiere
un análisis de costo mínimo, aunque es recomendado.
7.2.2 Velocidad mínima
La velocidad mínima permisible estará determinada por el menor valor que evite la
sedimentación. El valor de la velocidad mínima debe estar determinado como una
función del esfuerzo cortante mínimo necesario para producir el arrastre de las

327
partículas sedimentables que no hayan sido retenidas por los desarenadores. El
esfuerzo cortante crítico de arrastre debe calcularse según el literal 7.2.7
7.2.3 Velocidad máxima
La velocidad máxima en el canal de aducción dependerá del caudal que ésta
mueva, del radio hidráulico y del material de las paredes. Además, deben tenerse
en cuenta los siguientes requisitos:
1. La velocidad máxima en los canales de la aducción dependerá del riesgo de
erosión que ésta pueda sufrir.
2. En las siguientes tablas se dan algunos valores de referencia de velocidades
máximas en canales revestidos y no revestidos. En caso de que el diseño
involucre algún material no contenido en las tablas, debe justificarse la velocidad
máxima adoptada.
Tabla 7.2
Velocidades máximas en canales revestidos (m/s)
Tipo de revestimiento Características del
material
Velocidad
máxima
Revestimiento de hormigón (agua libre de
arenas y piedras)
12.5
Mampostería convencional o en piedra. 3.7
Gaviones (0.5 m y mayor) 4.7
Piedras grandes 3.0
Capas de piedra o arcilla (100 mm a 150 mm) 2.4
Suelo apisonado con piedra Piedra de 150 - 200 mm 2.6
Capa doble de piedra Piedra de 200 - 300 mm 3.0
7.2.4 Pendiente mínima
La pendiente mínima que debe ser adoptada para los canales de aducción debe
evitar la sedimentación de partículas más pequeñas.
Tabla 7.3
Velocidades máximas en canales no revestidos según el material en
suspensión

328
Material excavado en la
construcción del canal
Velocidades en m/s en los canales que
transportan materias en suspensión
Agua limpia
sin detritos
Agua con
sedimentos
coloidales
Agua que lleva
sedimentos no
coloidales,
arenas, gravas
o fragmentos
de rocas
Arena fina (no coloidal) 0.4 0.8 0.4
Barro arenoso (no coloidal) 0.5 0.8 0.6
Barro de sedimentación 0.6 0.9 0.6
Barro compacto ordinario 0.8 1.1 0.7
Cenizas volcánicas 0.8 1.1 0.6
Grava fina 0.8 1.5 1.1
Arcilla dura (muy coloidal) 1.1 1.5 0.9
Barro con cantos terrosos, 1.1 1.5 1.5
Materias de aluvión coloidales 1.1 1.5 0.9
Sedimentos con cantos coloidales 1.2 1.7 1.5
Grava gruesa no coloidal 1.2 1.8 2.0
Guijarros y piedras 1.5 1.7 2.0
Pizarras y esquistos 1.8 1.8 1.5
7.2.5 Pendiente máxima
La pendiente máxima que será admitida en una aducción en canal será aquella para
la cual la velocidad del agua no sea superior a los valores establecidos en las tablas
7.2 o 7.3 del literal 7.2.3. Además, debe cumplirse los siguientes requisitos:
1. En el caso de que las condiciones topográficas impliquen pendientes superiores
a la pendiente máxima que no produzca erosión, el canal debe estar diseñado
en forma escalonada. El escalonamiento será obtenido por estructuras que
proporcionen caídas verticales o caídas inclinadas.
2. En una caída vertical, el cambio de cota del agua se debe hacer en caída libre.
3. Al final de una caída libre debe haber una estructura de disipación de energía
de forma que el flujo se entregue con una energía cinética igual a la que tenía
antes de la caída.

329
4. En una rápida (caída inclinada con una pendiente alta), el agua pasará de un
flujo subcrítico a un flujo supercrítico a lo largo de un canal inclinado construido
en un material (concreto, mampostería, etc) capaz de resistir en forma adecuada
las velocidades que se presentarán para permitir la concordancia entre los
tramos superior e inferior.
5. Al final de la rápida debe existir una estructura de disipación de energía capaz
de absorber la energía cinética extra del agua al llegar a la parte inferior de la
rápida. El flujo se debe entregar con una energía cinética igual a la que tenía
antes del inicio de la rápida.
7.2.6 Materiales
Para la selección del material o de los materiales que conformen la aducción, deben
tenerse en cuenta los siguientes aspectos:
1. La elección del material para la aducción debe efectuarse con base en las
características topográficas, la agresividad del agua cruda, la agresividad del
suelo con el material de la aducción (ya sea en canales o tuberías), las
velocidades de flujo en el caso de canales, las presiones máximas y mínimas
en el caso de ductos a presión, el análisis económico y los costos de
mantenimiento.
2. Un sistema de aducción puede estar constituido por tramos de diferentes tipos
de materiales, elegidos de conformidad con el tipo de funcionamiento, operación
y mantenimiento, condiciones de implementación en el terreno y los esfuerzos
actuantes.
3. En los puntos de transición entre tramos de diferentes materiales del sistema de
aducción, deben disponerse elementos especiales destinados a la unión de los
tramos, que impidan pérdidas de agua o generación de esfuerzos o cualquier
otro fenómeno capaz de perjudicar la aducción.
7.2.7 Esfuerzo cortante crítico de arrastre
El esfuerzo cortante crítico de arrastre es el esfuerzo capaz de provocar el inicio del
movimiento del material que conforma el lecho y las paredes del canal de aducción.
Este esfuerzo crítico se calculará así:
1. En el caso de suelos de grava con diámetros superiores a 2.5 mm, el esfuerzo
cortante en el fondo se calcula mediante la siguiente ecuación:

330
𝜏0 = 0.8 ⋅ 𝐷75 [ 7.3]
En la ecuación 7.3, o se expresa en N/m2 y D75 en mm.
Para las bancas del canal se utilizarán las siguientes ecuaciones:
𝜏0
′
= 𝑘 ∗ 𝜏0 [ 7.4]
𝑘 = 𝑐𝑜𝑠 𝜃 ∗ [
1−𝑡𝑎𝑛2 𝜓
𝑡𝑎𝑛2 𝜃
]
1
2
[7.5]
Donde:
2. Para el caso de suelos de gravas finas, de diámetro menor de 5 mm, se utilizarán
los esfuerzos cortantes críticos establecidos en la tabla 7.4.
3. Suelos cohesivos: Los valores del esfuerzo cortante crítico para el caso de
suelos cohesivos se encuentran en la tabla. 7.5
4. En el caso de que existan curvas en los canales de aducción, deben hacerse
las siguientes correcciones al valor del esfuerzo cortante crítico calculado: Si la
aducción presenta pocas curvas (terreno ligeramente accidentado), los valores
del esfuerzo cortante crítico deben ser multiplicados por 0.9; si la aducción
presenta un reducido número de curvas (terreno medianamente accidentado),
los valores del esfuerzo cortante deben multiplicarse por 0.75; si el canal de
aducción presenta muchas curvas (terreno muy accidentado), el valor del
esfuerzo cortante debe multiplicarse por 0.6.
Tabla 7.4
Esfuerzos cortantes críticos dados en N/m
2
Diámetro medio D75 (mm)
Condición 0.1 0.2 0.5 1.0 2.0 5.0
Agua clara 0.12 0.13 0.15 0.20 0.29 0.68
Agua con sedimentos finos en
pequeña cantidad
0.24 0.25 0.27 0.29 0.31 0.81
Agua con sedimentos finos en
gran cantidad
0.38 0.38 0.41 0.39 0.54 0.90

331
Tabla 7.5
Esfuerzos cortantes críticos para suelos cohesivos en N/m
2
NATURALEZA DEL LECHO
Material cohesivo del
lecho
Muy poco
compactado en
relación con
vacíos de 2.0 a
1.2
Poco
compactado
en relación
con vacíos de
1.2 a 1.6
Compactado,
en relación
con vacíos de
0.6 a 0.3
Muy
compactado
en relación
con vacíos
de 0.3 a 0.2
Arcillas arenosas (% de
arena inferior a 50%)
0.20 0.77 1.60 3.08
Suelo con grandes
cantidades de arcilla
0.15 0.69 1.49 2.75
Arcillas 1.20 0.61 1.37 2.59
Arcillas muy finas 0.10 0.47 1.04 1.73
7.2.8 Taludes laterales
La inclinación de los taludes de la sección transversal del canal de aducción sin
revestimiento, abierta en terreno natural, no pueden ser superiores al ángulo el talud
natural del terreno y debe ser más suave en terraplenes que en cortes. Se
recomienda los límites establecidos en la tabla 7.6.
Tabla 7.6
Inclinación de taludes en canales de aducción
Inclinación Horizontal : Vertical
Naturaleza del terreno o material del canal Corte Terraplén
Roca compacta, mampostería ordinaria o
concreto
1:4
Roca fisurada o mampostería con junta seca 1:2
Arcilla consistente 3:4 1:1
Grava gruesa 3:2 2:1
Tierra ordinaria o arena gruesa 2:1 3:1
Tierra media o arena normal 2.5:1 a 3:1 3:1 a 3.5:1

332
7.2.9 Pérdidas de cabeza
Durante el diseño de los canales de aducción deben tenerse en cuenta coeficientes
de pérdidas menores en los siguientes casos:
 Cuando el trazado en planta del canal de aducción esté constituido por tramos
curvos con un radio de curvatura inferior a 20 veces el radio hidráulico, debe
dimensionarse el canal considerando la pérdida de cabeza que la curva pueda
ocasionar.
 En los cambios de sección no se permitirán perfiles de agua irregulares con
puntos angulares que produzcan perturbaciones. También deben evitarse los
regímenes de flujo que se aproximen al estado crítico con el fin de evitar que se
produzcan resaltos que perturben el flujo. En estos cambios de sección deben
incluirse los coeficientes de pérdidas menores para calcular el perfil de flujo en
el canal.
7.2.10Transiciones
Cuando un canal de aducción presente tramos unidos por secciones presurizadas
de sección circular, la concordancia entre los mismos se hará por medio de una
transición.
7.2.11Dispositivos de derivación
En el caso de que existan derivaciones desde el canal de aducción, deben tenerse
en cuenta los siguientes requisitos:
 Cuando en un conducto abierto se prevea una derivación también en canal
abierto, en el punto de derivación deben existir elementos capaces de controlar
el caudal en cualquiera de los dos canales a partir de dicho punto, pero no
necesariamente en ambos simultáneamente.
 En puntos escogidos a lo largo de la aducción deben preverse dispositivos
derivadores de agua o vertederos con las siguientes finalidades: Dar salida al
exceso de agua en caso de maniobras inconvenientes del dispositivo regulador
o controlador de caudales; dar salida a las aguas cuando no haya el consumo
esperado; permitir el aislamiento y el vaciado de tramos de la aducción para
fines de mantenimiento.

333
 El agua de los dispositivos de derivación debe ser captada y conducida a lugares
apropiados a través de canales de descarga proyectados de tal forma que quede
asegurada la total estabilidad de la aducción con respecto al poder erosivo de
las aguas derivadas.
7.2.12Aislamiento por contaminación
En general, debe preservarse la calidad bacteriológica del agua diseñando la
aducción, ya sea como un conducto cerrado, una canalización cubierta o una
canalización aislada. Además, deben tenerse en cuenta los siguientes aspectos:
 Los canales abiertos, o con recubrimientos discontinuos, deben estar protegidos
de la escorrentía superficial mediante jarillones situados por encima del nivel del
terreno adyacente. En todos los casos, las aguas de escorrentía deben ser
convenientemente canalizadas, sin que la aducción se convierta en un obstáculo
para su paso.
 Cuando un conducto libre esté constituido por un canal abierto en terreno
natural, debe ser impermeable o debe ser impermeabilizado.
 Los conductos libres que transporten aguas tratadas deben estar totalmente
cerrados y tener paredes y fondo impermeables.
7.2.13Borde libre
Un término frecuente en canales es el de borde libre, el cual se refiere a la distancia
entre el nivel de las aguas cuando el canal transporta el caudal de diseño y la parte
superior del canal o corona. Su función es evitar el desbordamiento ya sea por
oleaje debido al viento, saltos hidráulicos, sobreelevaciones en curvas, ya por
acumulación de sedimentos en el canal o la no operación del sistema de canales de
manera ocasional. Esto último sobre todo en sistemas de riego y drenaje.
Para canales no revestidos el borde libre puede ser 0.30 m para pequeños canales;
1.2 m para canales de 85 m3
/s y tirantes relativamente grandes. Una expresión útil
para la estimación preliminar de borde libre en canales es:
𝑏𝑙 = 0.55208659√𝐶 ∗ 𝑦 [ 7.6]
Donde bl =borde libre en m, y = tirante de diseño en m,
C varía entre 1.5 para Q = 0.57m3
/s y 2.5 para Q = 85m3
/s

334
Ejemplo 7.1
Determinar las dimensiones de un canal trapezoidal que transportará 6 m3
/seg. El
canal será revestido en concreto áspero y la pendiente es de 0.0018.
Se estima el factor n de Manning; n = 0.016
Se calcula el factor geométrico de sección de la fórmula de Manning.
𝐴𝑅
2
3
⁄
=
𝑛𝑄
(𝑆)
1
2
⁄
=
0.016(6𝑚3/𝑠)
(0.0018)
1
2
⁄
= 2.26 [7.7]
Donde:
Suponer que b =3.0 m y Z = 1.5 m y calculamos Yn para sección trapezoidal, así:
𝐴 = (𝑏 + 𝑧𝑦)𝑦 = (3.0 + 1.5𝑦)𝑦 [7.8]
𝑃 = [𝑏 + 2𝑦(1 + 𝑧2
)
1
2
⁄
] = (3 + 3.6𝑦) [7.9]
𝑅𝐻 =
(3.0+1.5𝑦)𝑦
(3.0+3.6𝑦)
[7.10]
Tabla 7.7
Y( m) A (m2) P(m) RH(m) A RH
2/3
1.0
0.9
0.8
0.75
0.78
0.79
4.50
3.92
3.36
3.09
3.25
3.31
6.60
6.24
5.88
5.7
5.81
5.84
0.68
0.63
0.57
0.54
0.56
0.56
3.49
2.87
2.31
2.05
2.21
2.26
Se escoge el valor de Yn = 0.79 que reproduce un factor geométrico de 2.26 igual
al requerido.
Se verifica la velocidad mínima permisible y el número de Froude.

335
Øl
Ll
a
b
c
𝐴 = (𝑏 + 𝑧𝑦)𝑦 = (3 + 1.5 ∗ 0.79)0.79 = 3.306𝑚2
[7.11]
𝑉 =
𝑄
𝐴
=
6.0𝑚3/𝑠𝑒𝑔
3.306𝑚2 = 1.81𝑚/𝑠 [7.12]
Esta velocidad es adecuada para una estructura en concreto y además prevé la
sedimentación y el crecimiento vertical
Froude
𝐹𝑟 =
𝑉
√𝑔𝐷
=
𝑉
√𝑔𝐴/𝑇
=
1.81
√9.81∗3.306/5.37
= 0.737 [7.13]
Se trata de un flujo subcrítico.
Calculo del borde libre sobre la superficie del agua.
Se calcula el borde libre s
𝑏𝑙 = 0.55208695√𝐶𝑌𝑛 [7.14]
Con 𝐶 = 1.7 [7.15]
𝑏𝑙 = 0.64𝑚 [7.16]
se toma 𝑏𝑙 = 0.65𝑚 [7.17]
Se estima la altura de revestimiento sobre la superficie del agua en 0.65 m.
7.3CONDUCTOS A PRESION
En este tipo de conducción el agua ocupa todo el interior del conducto estando sometida a una
presión superior a la atmosférica.
Figura 7.1 conductos a presión

336
Cuando la aducción o la conducción estén compuestas por una tubería que
funcione a presión deben cumplirse los siguientes requisitos:
 El tipo de tuberías, de juntas, de materiales y de apoyos debe ser adecuado a
la forma de instalación, garantizando la completa estanqueidad del conducto.
Así mismo, la tubería debe estar protegida contra impactos.
 Las tuberías formadas por segmentos rectos pueden colocarse en curva, si es
necesario, mediante la deflexión de las tuberías en sus juntas, si estas son del
tipo flexible. Sin embargo, para municipios situados en zonas de amenaza
sísmica alta no se recomienda deflectar las tuberías en las uniones mecánicas,
con el fin de mantener su flexibilidad y dar seguridad a la conducción y/o
aducción.
 Cuando el flujo a través de una tubería de aducción o conducción que funciona
a presión se obtiene por bombeo, deben tenerse en cuenta los siguientes
requerimientos:
 Los conductos a presión por bombeo no pueden interceptar en ningún momento
ni para ningún caudal la línea piezométrica, en sus condiciones normales de
funcionamiento.
 Cuando las condiciones topográficas del trazado para la tubería impliquen una
inflexión en la línea piezométrica, el flujo debe hacerse por gravedad a partir de
ese punto de inflexión.
 En el punto en que un ducto a presión por bombeo se transforme en un ducto a
presión por gravedad, en el caso de ausencia de otros medios, para garantizar
el perfecto funcionamiento debe preverse un tanque para el quiebre de la
presión; Este tanque debe tener un vertedero y un conducto para el agua vertida,
dimensionados para el caudal máximo de la aducción o conducción. Cuando la
condición topográfica del trazado de la tubería presente aproximación entre la
tubería y la línea piezométrica, el flujo debe hacerse por gravedad a partir del
punto de mínima presión.
7.3.1 Cálculo hidráulico
En todos los casos debe efectuarse el estudio hidráulico del flujo a través de la
tubería de aducción o conducción con el fin de determinar si las tuberías trabajan a
presión o como canales, es decir, a superficie libre, lo cual dependerá de las
características topográficas de la zona y del diámetro del conducto. En ningún caso
se permitirán presiones manométricas negativas. Además, deben tenerse en cuenta
los siguientes aspectos:

337
1. Para el cálculo hidráulico y la determinación de las pérdidas por fricción en
tuberías a presión debe utilizarse la ecuación de Darcy-Weisbach junto con la
ecuación de Colebrook & White. También puede utilizarse la ecuación de
Hazen-Williams, con la debida consideración de los rangos de validez y la
exactitud de ella. Para el caso de flujo a superficie libre a través de tuberías debe
utilizarse la ecuación de Chèzy; también pueden utilizarse las ecuaciones de
Flamant y de Manning, siempre y cuando se garantice que el flujo a través de la
tubería sea turbulento e hidráulicamente rugoso.
2. La ecuación de Darcy-Weisbach, junto con la ecuación de Colebrook & White,
es adecuada para todos los tipos de flujo turbulento.
3. En el cálculo de flujo en tuberías debe considerarse el efecto producido por cada
uno de los accesorios colocados en la línea y que produzcan pérdidas de
cabezas adicionales, como válvulas, codos, reducciones, ampliaciones, etc.
4. Para el cálculo de las pérdidas menores debe utilizarse el coeficiente de
pérdidas menores multiplicado por la cabeza de velocidad en el sitio donde se
localice el accesorio. También puede utilizarse el método de las longitudes
equivalentes de tubería, añadiendo dichas longitudes a la longitud real del
tramo.
Ecuación universal para conductos a presión
El cálculo de la pérdida de cabezas debido a la fricción en una tubería o conducto
cilíndrico largo, con un interior de diámetro continuo, debe hallarse mediante la
ecuación de Darcy-Weisbach como se expresa en la ecuación 7.7
ℎ𝑓 = 𝑓 ⋅
𝐿
𝐷
⋅
𝑉2
2⋅𝑔
[7.18]
Para la aplicación de la ecuación universal para conductos a presión deben tenerse
en cuenta los siguientes aspectos:
1. Numero de Reynolds
En primer lugar, trataremos la influencia relativa de la viscosidad, la que puede
evaluarse mediante el número de Reynolds, el que identifica cualquier condición de
escurrimiento de fluidos, ya que en cierta forma cuantifica la relación existente entre
las fuerzas de inercia y las fuerzas de viscosidad que actúan sobre las partículas en
movimiento.
El número de Reynolds es:
𝑅𝑒 =
𝑉∗𝑑
𝜈
[7.19]

338
Donde:
V velocidad media (m/s)
d diámetro (m)
 Viscosidad cinemática (m2
/s)
2. Formas de escurrimiento
Para la determinación de los valores de f es necesario considerar las distintas
modalidades del movimiento de un fluido por un conducto, escurrimiento que puede
ser laminar o turbulento.
- Escurrimiento laminar
Se ha comprobado que el flujo laminar se produce con valores muy bajos del
número de Reynolds, no más de 2320 y que en estas condiciones el coeficiente de
frotamiento es independiente de la rugosidad y vale:
𝑓 =
64
𝑅𝑒
[7.20]
- Escurrimiento turbulento
El régimen turbulento presenta tres posibilidades
Figura 7.2 Escurrimiento turbulento
Hidráulicamente liso - El núcleo de la corriente es turbulento, pero hay una capa
laminar, cuyo espesor es inversamente proporcional al número de Reynolds y que

339
recubre todas las irregularidades de la pared. El valor de f solo depende en este
caso de Re y su expresión, que prescinde de la rugosidad k, es:
1
√𝑓
= 2 𝑙𝑜𝑔
𝑅𝑒 √𝑓
2.51
[7.21]
Que también puede expresarse:
1
√𝑓
= 2 𝑙𝑜𝑔(𝑅𝑒 √𝑓) − 0.8 [7.22]
Hidráulicamente rugoso - También llamado de turbulencia plena y que está
caracterizado por el hecho que las irregularidades del material emergen de la capa
laminar. Esta eventualidad puede tener lugar, para un material dado, por el
crecimiento del número de Reynolds con la consecuente disminución del espesor
de la nombrada capa, o para igual número de Reynolds, con materiales de mayor
rugosidad absoluta. El resultado en ambos casos es el mismo, el desarrollo de una
alta turbulencia en el escurrimiento, la que hace despreciable el efecto de la
viscosidad. Como corolario tenemos que el coeficiente de frotamiento f se hace en
función de k/d con prescindencia del número de Reynolds y su expresión toma la
forma:
1
√𝑓
= 2 𝑙𝑜𝑔
3.71𝑑
𝑘
[7.23]
la que también puede expresarse:
1
√𝑓
= 2 𝑙𝑜𝑔
𝑑
𝑘
+ 1.14 [7.24]
De transición - Es un régimen en el que la resistencia es mixta y para el cual f es
a la vez función de Re y de k/d. En la práctica común de conductos se comprueba
que en los casos usuales los escurrimientos se encuentran casi siempre en esta
zona. Colebrook y White han propuesto como expresión de las curvas obtenidas
experimentalmente la formula siguiente:
1
√𝑓
= −2 𝑙𝑜𝑔 (
2.51
𝑅𝑒 √𝑓
+
𝑘
3.71𝑑
) [7.25]
Esta igualdad llamada fórmula de PRANDTL - COLEBROOK resulta valida tanto
para la zona de transición como para las zonas hidráulicamente lisas y rugosas.
La rugosidad absoluta de la tubería se evalúa de acuerdo con la tabla 7.8 teniendo
en cuenta su relación y dependencia con los siguientes factores: el material del cual
están hechos los tubos, el proceso de fabricación de los tubos, y el tiempo de
servicio de ésta.
Tabla 7.8
Valores de rugosidad absoluta

340
0 10
0
1
20 30 50 60 70
40
50
40
30
20
10
2 3
4
5
6
7
Reducción de caudal (%)
Edad
(años)
Material Rugosidad absoluta ks (mm)
Acero bridado 0.9-9
Acero comercial 0.45
Acero galvanizado 0.15
Concreto 0.3-3
Concreto bituminoso 0.25
Asbesto Cemento 0.0025
Hierro forjado 0.06
Hierro fundido 0.15
Hierro dúctil (1) 0.25
Hierro galvanizado 0.15
Hierro dulce asfaltado 0.12
GRP 0.030
Polietileno 0.007
PVC 0.0015
(1) Cuando la tubería de hierro dúctil esté revestida internamente, se debe tomar el valor de
rugosidad absoluta del material de revestimiento.
La rugosidad absoluta indicada en la tabla anterior para tuberías nuevas no debe ser tomada menor
que 1.4 veces el valor encontrado para tuberías de longitudes hasta 1,000 metros y menor que 2.0
veces para tuberías con longitudes mayores a 1 000 metros.
1. El envejecimiento de tuberías de concreto reforzado aislado interiormente y de tuberías de
materiales plásticos extruidas puede ser considerado despreciable para el proyecto de
aducciones o conducciones a presión.
2. Para tuberías metálicas, cuando no sea posible una limpieza periódica y si éstas no
estuvieran pintadas internamente con materiales anticorrosivos, el caudal de diseño del
proyecto debe ser multiplicado por un coeficiente de seguridad deducido de la gráfica
mostrada a continuación.
Figura 7.3 Reducción del caudal en función de la edad de la
tubería
1.

341
Generalidades
Utilizando la ecuación de Darcy – Weisbach (Ecuación 7.7) que predice las pérdidas
se puede despejar el factor de fricción f:
𝑓 =
ℎ𝑓∗𝑑∗2𝑔
𝐿∗𝑉2
[7.26]
√𝑓 = √
ℎ𝑓∗𝑑∗2𝑔
𝐿∗𝑣2
[7.27]
1
√𝑓
=
𝑉√𝐿
√2𝑔∗𝑑∗ℎ𝑓
[7.28]
Remplazando la expresión 7.7 en la 7.14 tenemos:
𝑉√𝐿
√2𝑔∗𝑑∗ℎ𝑓
= −2 𝑙𝑜𝑔10 [
𝐾𝑠
3.7𝑑
+
2.51∗𝑉∗√𝐿
𝑅𝑒√2𝑔∗𝑑∗ℎ𝑓
] [7.29]
Remplazando Re de la expresión 7.15 y despejando la velocidad se encuentra una
ecuación explicita para esta variable:
𝑉 =
−2√2𝑔∗𝑑∗ℎ𝑓
√𝐿
𝐿𝑜𝑔10 [
𝐾𝑠
3.7𝑑
+
2.51∗𝜈∗√𝐿
𝑑√2𝑔∗𝑑∗ℎ𝑓
] [7.30]
Esta última ecuación es la base para la solución de los tres tipos de problemas
relacionados con tuberías simples mencionados.
𝑸 = 𝑽 ∗ 𝑨 =
−𝟐√𝟐𝒈∗𝒅∗𝒉𝒇
√𝑳
𝑳𝒐𝒈𝟏𝟎 [
𝑲𝒔
𝟑.𝟕𝒅
+
𝟐.𝟓𝟏∗𝝂∗√𝑳
𝒅√𝟐𝒈∗𝒅∗𝒉𝒇
] (
𝝅𝒅𝟐
𝟒
)
[7.31]
Ecuación de William-Hazen
La fórmula a utilizar será:
William Hacen :
𝑉 = 0.3547 ∗ 𝐶 ∗ 𝐷0.63
∗ 𝑗0.54
[7.32]

342
Donde:
V = Velocidad media (m/seg)
D = Diámetro del conducto (m)
j = Pérdida de carga (m/m)
C = Coeficiente de rugosidad
𝑄 = 𝑉 ∗ 𝐴 = 0.2785 ∗ 𝐶 ∗ 𝐷2.63
∗ 𝑗0.54
[7.33]
𝑗 = [
𝑄
0.2785∗𝐶∗𝐷2.63]
1.85
=
ℎ𝑓
𝐿
[7.34]
𝑫 = [
𝑸
𝟎.𝟐𝟕𝟖𝟓∗𝑪∗(𝑱)𝟎.𝟓𝟒]
𝟏
𝟐.𝟔𝟑
⁄
[7.35]
ℎ𝑓 = [
𝑄
0.2785∗𝐶∗𝐷2.63]
1.85
∗ 𝐿 [7.36]
El valor del coeficiente C depende del material del conducto. Para tuberías nuevas
el valor de C puede tomar los siguientes valores
Material del conducto
Tubos de acero
Tubos de acero con recubrimiento
en concreto centrifugado
Tubos de HF con recubrimiento
en concreto centrifugado
Tubos de HF
Tubos de HG
Coeficiente C
100
140
140
100
100

343
Tubos de AC
Tubos de AP
Tubos de PVC
140
140
150
El Ingeniero justificará el valor del coeficiente C para los conductos según el período
de uso.
La ecuación de William-Hazen tiene la ventaja de ser una ecuación explícita para la
velocidad y por consiguiente para el caudal. Esta fórmula produce resultados
aceptables en la práctica a pesar de la incertidumbre inherente a la determinación
del coeficiente C. La fórmula de William- Hazen solo se puede usar con el agua
puesto que no contiene ningún término relacionado con las propuestas del fluido.
Los límites establecidos claramente por los investigadores originales son los
siguientes:
- El fluido debe ser agua a temperatura normal.
- El diámetro debe ser superior o igual a 2 pulgadas.
- La velocidad en las tuberías se debe limitar a 3 m/seg.
Ecuación para el cálculo de las pérdidas menores
Para el cálculo de las pérdidas menores producidas en curvas, tees, válvulas y otros
accesorios debe utilizarse la ecuación:
𝐻 = 𝐾𝑚 ⋅
𝑉2
2⋅𝑔
[7.37]
𝐻𝑎 = ∑ 𝐾𝑖
𝑉2
2𝑔
= ∑ 𝐾𝑖
16𝑄2
𝜋2𝐷4
∗
1
2𝑔
[7.38]
𝐻𝑡 = 𝐻𝑓 + 𝐻𝑎 [7.39]
Se debe justificar el valor de cada coeficiente de pérdidas menores para cada uno
de los accesorios, con base en la bibliografía adoptada por el diseñador. A modo de
ejemplo, se presenta la tabla 7.9 con algunos coeficientes de pérdidas menores
para accesorios típicos de aducciones a presión. En el anexo se tienen otros valores
de Ki.

344
Tabla 7.9
Coeficientes de pérdidas menores para accesorios comunes
Accesorio Ki
Válvula de globo, completamente abierta 10.0
Válvula de mariposa, completamente abierta 5.0
Válvula de cheque, completamente abierta 2.5
Válvula de compuerta, completamente abierta 0.2
Codo de radio corto 0.9
Codo de radio medio 0.8
Codo de gran radio 0.6
Codo de 45o
0.4
Te, en sentido recto 0.3
Te, a través de la salida lateral 1.8
Unión 0.3
Ye de 45, en sentido recto 0.3
Ye de 45, salida lateral 0.8
Entrada recta a tope 0.5
Entrada con boca acampanada 0.1
Entrada con tubo entrante 0.9
Salida 1.0
7.3.2 Diámetros para las tuberías de la aducción
Para la selección del diámetro de la tubería deben analizarse las presiones de
trabajo, las velocidades del flujo y las longitudes de la línea de aducción. La elección
del diámetro estará basada en un estudio comparativo técnico económico, mediante
las técnicas de optimización que hagan que el costo anual sea mínimo.
Para conducciones con poblaciones mayores a 60.000 habitantes, los diseños
hidráulicos se realizarán bajo criterio de diseño exhaustivo u optimizado.
Para las líneas de impulsión, se hará el estudio del diámetro más económico en
concordancia con las etapas de construcción, escogiéndose cuatro diámetros
comerciales próximos al diámetro económico de referencia, dos por defecto y dos
por exceso. Para cada uno de ellos, se determinará el costo total de suministro e
instalación, costo anual de energía, operación y mantenimiento, intereses y

345
amortización, seleccionando la alternativa de costo mínimo y el diámetro óptimo
resultante.
puntos topográficos más elevados, tomando como referencia la cota clave del
ducto.
Si la aducción se hace a superficie libre, el diámetro interior nominal mínimo que
debe utilizarse es de 100 mm (4 pulgadas). Si la tubería trabaja a presión, el
diámetro nominal mínimo que debe utilizarse es de 50 mm (2 pulgadas).
El diseño debe contemplar los sitios de salida para mediciones piezométricas y de
caudal, los cuales pueden ser de uso permanente, o intermitente; deben localizarse
al comienzo y al final de las líneas de conducción y/o aducción y en intervalos de
máximo 1.500 m cuando la longitud de la tubería sea mayor que 2.000 m, antes y
después de las válvulas y después de cada derivación de la conducción. El diámetro
interno real de la salida debe ser acorde con el diámetro del ducto objeto de
medición y debe complementarse con la instalación de una válvula esférica o de
globo y su correspondiente tapón roscado.
Ejercicios 7.1
Con los siguientes datos:
Tuberia PVC RDE 21
Resolver el ejercicio por coolebrok y White
a) Q = 40 l/s TC° =20° C,  = 6” L = 1000 m, Tubería PVC ( Ks =0.0015 mm)
(Σki) = 20
Calcular Hf, Ha y Ht
b) Q = 40 l/s TC° =20° C, L = 1000 m, Tubería PVC (Ks =0.0015 mm) Ht 30 m
(Σki) = 20
Calcular  , Ha
c) Con Ht= 20 m TC° =20° C L = 1000 m, Tubería PVC (Ks =0.0015 mm) (Σki)
= 20
 = 8”
Calcular Qi
Ejercicios 7.2
Resolver el problema anterior utilizando la fórmula de William Hazen: Tuberia PVC
RDE 21
a) Q = 40 l/s ,  = 6” L = 1000 m, Tubería PVC C = 150 (Σki) = 20
Calcular Hf, Ha y Ht

346
b) Q = 40 l/s L = 1000 m, Tubería PVC C =150 Ht =30 m (Σki) = 20
Calcular  , Hf , Ha
c) Con Ht= 20 m, L = 1000 m, Tubería PVC C=150 (Σki) = 20
 = 8 ”
Calcular Qi
7.3.3 Presión interna de diseño de las tuberías
Presiones en la aducción o en la red de conducciones
La presión que debe soportar la tubería, incluyendo la onda de sobrepresión que
genera el golpe de ariete, en ningún caso deberá exceder la presión de trabajo
recomendada por el fabricante del ducto. La onda de sub-presión no debe generar
presiones manométricas inferiores a 10 mca
En todo caso, la presión nominal de trabajo de las tuberías, válvulas y accesorios
debe ser indicada por el fabricante considerando los factores de seguridad que éste
considere convenientes, cumpliendo siempre con las pruebas, ensayos y normas
técnicas correspondientes al material, accesorio y/o válvula.
En el caso de que se tengan grandes presiones, siempre debe efectuarse un
análisis técnico económico comparativo entre la posibilidad de modificar el trazado,
adoptar tuberías de alta presión o la alternativa de disponer cámaras reductoras de
presión y tuberías de menor presión. En todo caso debe verificarse que la presión
resultante sea lo suficientemente amplia para alcanzar siempre las zonas más altas
del trazado.
puntos topográficos más elevados, tomando como referencia la cota clave del
ducto.
7.3.4 Velocidad mínima en las tuberías de aducción o conducción
Teniendo en cuenta que el agua que fluye a través de la tubería de aducción o
conducción puede contener materiales sólidos en suspensión, debe adoptarse una
velocidad mínima en las tuberías. Se recomienda una velocidad mínima de 0.50
m/s, aunque este valor dependerá de las características de autolimpieza, de la
calidad del agua y de la magnitud de los fenómenos hidráulicos que ocurran en la
tubería.

347
7.3.5 Velocidad máxima en las tuberías de aducción o conducción
En general no debe limitarse la velocidad máxima en las tuberías de aducción o
conducción; el límite a la velocidad estará dado por la presión máxima producida
por fenómenos del golpe de ariete (Véase literal 7.2.3) y para las tuberías de
aducción por la erosionabilidad de la tubería.
Pendientes de las tuberías
Con el objeto de permitir la acumulación de aire en los puntos altos de la tubería y
su correspondiente eliminación a través de las válvulas de ventosa colocadas para
este efecto y con el fin de facilitar el arrastre de los sedimentos hacia los puntos
bajos y acelerar el desagüe de las tuberías, éstas no deben colocarse en forma
horizontal.
Las pendientes mínimas recomendadas son las siguientes:
1. Cuando el aire circula en el sentido del flujo del agua, la pendiente mínima debe
ser 0.04%.
2. Cuando el aire fluye en el sentido contrario al flujo del agua la pendiente mínima
debe ser 0.1%.
3. En este último caso, la pendiente no debe ser menor que la pendiente de la línea
piezométrica de ese tramo de la tubería de aducción o conducción.
4. Cuando sea necesario uniformizar las pendientes a costa de una mayor
excavación, con el fin de evitar un gran número de válvulas ventosas y cámaras
de limpieza, debe realizarse una comparación económica entre las dos
opciones: Una mayor excavación o mayor número de accesorios.
7.3.6 Profundidad de instalación
Además de las recomendaciones establecidas en el literal 7.1.2, recomendaciones
de trazado, debe tenerse en cuenta los siguientes aspectos:
1. En todos los casos la profundidad mínima para el tendido de la línea de aducción
debe ser por lo menos 0.6 metros, medidos desde la superficie del terreno hasta
el lomo de la tubería.
2. El eje de la tubería debe mantenerse alejado de las edificaciones con
cimentaciones superficiales
3. Debe mantenerse una profundidad mínima indispensable para la protección de
la tubería y su aislamiento térmico.
4. En áreas de cultivo y cruces con carreteras, líneas de ferrocarril, avenidas,
aeropuertos la profundidad mínima debe ser de 1.0 metro, con excepción de

348
aquellos casos en que sean diseñados sistemas de protección debidamente
justificados y aprobados por la empresa prestadora de servicio, con el fin de
disminuir dicho valor.
5. En caso de que la tubería de aducción cruce suelos rocosos e inestables, deben
tomarse las medidas de protección necesarias, tales como revestimientos de
concreto simple, anclajes de concreto reforzado, etc.
6. En caso de que la tubería se tienda en zonas con pendientes altas, podrán
adoptarse tendidos superficiales siempre y cuando se tengan en cuenta todos
los apoyos y anclajes antideslizantes.
7. En caso de que se utilicen tuberías de PVC, necesariamente éstas deben estar
enterradas, o en su defecto protegidas de los rayos ultravioleta con pintura color
aluminio o blanco.
8. Cuando por la naturaleza del terreno o por otras razones sea necesario poner
la tubería muy próxima a la superficie, deben preverse los elementos de
protección que aseguren que la misma no estará sometida a esfuerzos o
deformaciones que puedan causar roturas o afectar el funcionamiento hidráulico
normal de la tubería.
9. En caso de que la línea de aducción o conducción esté sujeta a algún tipo de
sumergencia temporal, debe tenerse en cuenta que podrán ocurrir
levantamientos debidos a la subpresión cuando la tubería se encuentre vacía.
En este caso debe preverse la colocación de las protecciones correspondientes
si las características del agua freática presentan condiciones de agresividad.
10. En todos los casos debe verificarse que la línea piezométrica o línea de
gradiente hidráulico quede ubicada, en las condiciones más desfavorables de
los caudales previstos, por lo menos 5 m por encima de la clave de la tubería y
por lo menos 1 m por encima de la superficie del terreno.
11. La condición anterior no debe exigirse en los tramos inicial y final del conducto
ligado a un embalse o a una cámara en contacto con la atmósfera.
12. Siempre que sea posible deben hacerse coincidir las deflexiones verticales con
las horizontales.
13. Todos los pasos sobre quebradas, ríos, canales, depresiones, otras estructuras,
deben ser enterrados hasta donde sea posible, con el fin de minimizar los pasos
aéreos a los estrictamente necesarios, teniendo en cuenta aspectos de
seguridad, vulnerabilidad y menor costo de instalación.

349
7.3.7 Líneas de carga. Funcionamiento de las tuberías.
Línea de carga y línea piezométrica
La línea de carga referente a una tubería es el lugar geométrico de los puntos
representativos de las tres cargas: de velocidad, de presión y de posición. La línea
piezométrica corresponde a las alturas a que el líquido subiría en piezómetros
instalados a lo largo de la misma, es la línea de las presiones. Las dos líneas están
separadas del valor correspondiente al término V2
/2g, esto es, energía cinética o
carga de velocidad. Si el diámetro del tubo fuese constante, la velocidad del líquido
será constante y las dos líneas serán paralelas.
Figura 7.4 Líneas de carga y piezométrica en
conducciones
La cota C1 corresponde a la energía total disponible en el primer depósito (en
relación al plano de referencia adoptado). La cota C2 corresponde a la carga total
en el segundo depósito.
En la salida de T1 hay una pérdida de carga: entrada en la tubería (0,5V2
/2g); en la
entrada de T2 hay una segunda pérdida local (1,0 V2
/2g). Entre estos dos puntos
existe la pérdida de carga por fricción, a lo largo de la tubería, representada por la
inclinación de las líneas.
De manera general en conductos a presión la línea piezomètrica no deberá
interceptar la tubería.
PLANO DE REFERENCIA
Z
T2
L. PIEZOMETRICA
L. CARGA
2g
KV
C1
T1
2g
V
2
2
2g
C2
KV
2

350
Consideración práctica
En los problemas corrientes, generalmente se desprecia la diferencia existente
entre las dos líneas (energéticas y piezométricas). En la práctica, la velocidad del
agua en las tuberías es limitada. Si se admitiere, por ejemplo, 0,90 m/s como
velocidad media, resulta la siguiente carga de velocidad:
𝑉2
2𝑔
=
0.092
2∗9.8
≈ 0.04 𝑚 = 4 𝑐𝑚 [7.40]
Se acostumbra por eso, para efecto de estudio de la posición relativa de las
tuberías, admitir la coincidencia de las líneas de carga y piezométrica.
7.3.8 Materiales de las tuberías de aducción y conducción
En relación con las características de los diferentes materiales que conforman las
tuberías de aducción y/o conducción y las ventajas y desventajas de los mismos, la
tabla 7.12 muestra un resumen de las características principales de los materiales
más comunes.
Para la selección de los materiales de las tuberías deben tenerse en cuenta los
siguientes factores:
1. La resistencia contra la corrosión y la agresividad del suelo.
2. Tipo de uniones y necesidad de anclaje.
3. La resistencia a los esfuerzos mecánicos producidos por las cargas, tanto
internas como externas.
4. Las características de comportamiento hidráulico del proyecto, incluyendo las
presiones de trabajo máximas y mínimas, las sobrepresiones y subpresiones,
causadas por golpe de ariete, etc.
5. Las condiciones económicas del proyecto.
6. Las condiciones de transporte e instalación adecuadas para el tipo de terreno
que cruce la aducción.
7. La resistencia contra la tuberculización e incrustación en las tuberías.
8. La vida útil tenida en cuenta para el desarrollo del proyecto.
9. Debe elegirse el material de las tuberías teniendo en cuenta que las
características de éste satisfagan las necesidades del proyecto,
considerando no solamente uno o dos de los puntos anteriormente indicados,
sino examinándolos en conjunto y con los costos de la inversión inicial y los
costos de mantenimiento a largo plazo, así como la seguridad y la
vulnerabilidad de la tubería.

351
El diseñador debe conocer las características que presentan los distintos materiales
típicamente utilizados en tuberías para conductos a presión.
Podrán utilizarse tuberías de materiales comerciales siempre y cuando se conozcan
las características técnicas de esos materiales, se cumplan con las normas técnicas
nacionales o internacionales y éstos sean aprobados por la empresa que presta el
servicio en el municipio.
La tabla 7.10 puede utilizarse como guía en el estudio de los diferentes materiales
posibles. Pueden utilizarse materiales no incluidos en esta tabla siempre que se
cumpla con las especificaciones de las Normas Técnicas Colombianas
correspondientes, o en caso de que éstas no existan, de las normas internacionales
AWWA, ISO, ASTM o DIN.
Figura 7.5Tubería PVC Unión Platino (Fuente catalogo PAVCO)

352
Tabla 7.10
Características de las tuberías para conductos a presión
Material Diámetros
comerciales
Características
Acero Desde 50 mm
(2 pulgadas),
a pedido
Relativamente liviana
Alta resistencia a la tracción
Adaptable a zonas donde puede haber
asentamientos
Resiste presiones altas
Baja resistencia a la corrosión
Dúctil y maleable
Está sujeta a electrólisis
Baja resistencia a la corrosión externa en
suelos ácidos o alcalinos
En diámetros grandes su resistencia a
carga exterior es baja
Presenta tuberculización cuando no tiene
revestimiento interno
Poca estabilidad estructural bajo presión
negativa
Diseño estructural acorde con la presión
requerida
Asbesto
Cemento
(AC)
50 a 700 mm
(3 a 28
pulgadas)
No sujeta a corrosión electrolítica
Se acartona, en suelos con alto contenido de
CO2
Buena estabilidad estructural
Frágil
Relativamente liviana
En suelos ácidos (pH inferior a 4) necesita
revestimiento epoxico externo.

353
Concreto
reforzado con
cilindro de
acero (CCP)
O sin cilindro.
250 a 1500 mm
(10 a 60
pulgadas)
En suelos ácidos (pH inferior a 4) necesita revest.
epoxico externo.
Muy resistente a cargas externas, a presión interna
y a golpe de ariete.
Pesada
Buena estabilidad estructural
Diseño estructural acorde con la presión requerida
Hierro dúctil
HD
100 a 600 mm
(4 a 24
pulgadas)
o más a pedido
Muy buena resistencia a la corrosión
Buena resistencia a carga exterior
Medianamente liviana
Medianamente dúctil
Facilidad de montaje
Poca elasticidad (pero mayor que el HF)
Sujeta a corrosión electrolítica cuando no está
revestida externamente
Sujeta a tuberculización cuando no está revestida
internamente
Hierro fundido
HF
100 a 600 mm
(4 a 24
pulgadas)
o más a pedido
Buena resistencia a carga exterior
Buena resistencia a la corrosión
Frágil
Pesada
Poca elasticidad
Sujeta a tuberculización cuando no está revestida
internamente
Polivinilo de
cloruro (PVC)
12.5 mm a 900
mm (0.5 a 36
pulgadas)
Inerte a la corrosión
Liviana y de fácil manejo.
Buena resistencia a cargas externas
Temperatura máxima de trabajo 50°C
Baja resistencia a la flexión
Fácil de perforar para incorporar acometidas
Se degrada cuando está expuesta a los rayos
solares
Poliester
reforzado con
fibra de vidrio
(GRP)
300 a 2400 mm Inerte a la corrosión
Polietileno de
alta densidad
(PE)
20 mm a 1200
mm
Inerte a la corrosión

354
7.3.9 Accesorios y estructuras complementarias para conductos a
presión
Aspectos generales
En todos los casos en que se utilizan aducciones o conducciones a presión debe
analizarse la necesidad de utilización de dispositivos de protección para la línea.
Estos dispositivos tendrán el objeto de controlar la sobrepresión y subpresión en los
diferentes puntos de la tubería.
Con el fin de garantizar el correcto funcionamiento de las tuberías deben instalarse
diversos elementos, según las necesidades de cada caso. Las válvulas que serán
utilizadas en la aducción o conducción, ya sea de control por gravedad o por
bombeo, deben responder a las diferentes necesidades del proyecto específico.
En todos los casos debe verificarse que los accesorios y las estructuras
complementarias colocadas a la línea de aducción a presión tengan un
comportamiento adecuado con respecto a posibles problemas de cavitación; debe
cumplirse con la norma técnica AWWA C550-90.
Válvulas de corte (o cierre)
Figura 7.6 Figura 7.7

355
Figura 7.8 Válvulas de corte Figura 7.9
Estas válvulas deben localizarse al comienzo y al final de la línea. En todos los
casos debe hacerse un estudio de transientes hidráulicos para la operación de las
válvulas en el sistema. (Ver numeral 10.4)
En caso de que la tubería, registre grandes desniveles, es necesario verificar que,
para la condición de cierre de la válvula de corte, la presión en el punto más bajo no
supere la presión de diseño establecida en el literal 7.3.4.
Además, debe tenerse en cuenta los siguientes aspectos:
1. Para los pequeños proyectos no deben localizarse válvulas de corte a lo largo
de la línea, sino al inicio y al final de la conducción con diámetros nominales
iguales al diámetro nominal de la tubería utilizada.
2. Para los grandes proyectos debe evaluarse la necesidad de instalar válvulas de
corte a lo largo de la línea de conducción en sistemas por gravedad, en cuyo
caso debe justificarse su instalación, analizando los aspectos técnicos que
dependen de su operación, además de cumplir las exigencias de esta
normatividad y de otras normas nacionales. El diámetro de la válvula será
seleccionado de tal forma que la relación entre el diámetro de la tubería y el
diámetro de la válvula sea aproximadamente 1.25, utilizando el diámetro
comercial más cercano al valor obtenido. El diámetro de la válvula debe
verificarse para evitar la creación de cavitación para flujos con altas velocidades.
Debe hacerse un estudio de transientes hidráulicos para la operación de las
válvulas en el sistema y debe confeccionarse un manual de operación
correspondiente a dicho sistema.
Válvulas limitadoras de caudal.
Como su nombre lo indica, limita el caudal a uno fijo máximo ajustable,
independientemente de las variaciones del caudal o demanda que se produzcan. El
caudal puede ser medido con un tubo Pitot o por orificio calibrado. Regulan a un

356
caudal fijo, independientemente de la fluctuación de las presiones de trabajo y
caudales de inicio. Previene, por ejemplo, el funcionamiento de bombas a un
rendimiento demasiado elevado o regula el rendimiento de todos los sistemas e
instalaciones.
Figura 7.10 válvulas limitadoras de caudal
Válvulas reguladoras o Reductoras de Presión:
Es la válvula u otro elemento utilizado para reducir la presión de una conducción a
un valor previamente especificado. Se deberá justificar su necesidad y proporcionar
las especificaciones del tipo de elemento a utilizar para reducir la presión. Las
válvulas reguladoras de presión son más útiles en redes de distribución.
Figura 7.11
Deben tenerse en cuenta los siguientes aspectos:
1. Para redes de distribución, el diámetro de la válvula debe determinarse de
acuerdo con el caudal máximo horario (QMH) para el final del período de
diseño del sector que atiende. En el caso de conducciones, el diámetro de la
válvula debe determinarse de acuerdo con el caudal máximo diario (QMD) para
el final del período de diseño.
2. Para poblaciones de más de 60.000 habitantes, las válvulas reguladoras de
presión podrán utilizar sistemas scada o similares y actuadores eléctricos para
operación remota para efectos de operación y mantenimiento.

357
3. Todas las válvulas reguladoras de presión deben ir acompañadas de válvulas
de cierre que permitan el rápido monte y desmonte con fines de mantenimiento
y/o cambio de las válvulas.
4. Todas las válvulas reguladoras de presión deben ir acompañadas de un paso
lateral (bypass) con el fin de permitir la distribución de agua potable durante
las operaciones de mantenimiento o cambio de las válvulas reguladoras de
presión.
5. Las válvulas reguladoras de presión deben estar complementadas con todos
los accesorios necesarios para su correcto funcionamiento, y estar provistas
de un indicador del grado de apertura.
6. Las válvulas reguladoras de presión deben soportar la presión a ambos lados
(aguas arriba y aguas abajo) simultáneamente, o sólo por uno de ellos.
Exteriormente, en el cuerpo de la válvula debe tenerse grabada una flecha que
indique la dirección del flujo.
7. En todos los casos, las válvulas reguladoras de presión deben cerrarse
automáticamente al ocurrir un daño en los diafragmas.
Válvulas de ventosa
Las líneas de Aducción y distribución deben contar con válvulas ventosas. Éstas se
ubicarán en los sitios altos de la red, en cambios bruscos de pendiente de positiva
a negativa, en tramos de tubería con pendiente constante y baja (<3%), cada 300
m y en otras zonas en las que se considere necesario, de acuerdo con un análisis
técnico. El diámetro mínimo de las ventosas debe ser de 25 mm. En todos los casos,
el diámetro deberá calcularse para las condiciones particulares de cada proyecto.
En los puntos altos de la línea de aducción o conducción operando a presión deben
colocarse ventosas con el fin de facilitar la salida del aire que eventualmente se
acumula en la conducción durante su funcionamiento o cuando se proceda a su
llenado. Dichos dispositivos deben permitir igualmente la entrada automática de aire
durante las operaciones de descarga de la tubería o cuando el caudal de agua se
disminuya por causa de una rotura, de maniobras o de paradas de flujo en la tubería.
Es el elemento utilizado para permitir la evacuación del aire atrapado y también para
prevenir el ingreso del aire durante la operación de drenaje de la misma, en cuyo
caso se denomina válvula de doble efecto. La acumulación de aire en los puntos
altos provoca una reducción del área de flujo del agua y consecuentemente se
produce un aumento de las perdidas y una disminución del gasto.
Para evitar esa acumulación de aire, se utilizan válvulas automáticas (Ventosas)
que ubicadas en todos los puntos altos permiten la expulsión del aire acumulado y
la circulación del gasto deseado, lo cual garantiza la sección útil para la circulación
del gasto.

358
Además de expulsar el aire, la ventosa debe admitir aire en el caso de operación de
una válvula de purga que pueda crear presiones negativas en la tubería.
Además, debe tenerse en cuenta los siguientes aspectos:
1. Podrá adoptarse un dispositivo único para atender la entrada y la salida de aire,
siempre y cuando dicho dispositivo sea capaz de atender ambas funciones.
2. La instalación de ventosas podrá evitarse siempre y cuando haya un tanque
instalado en una cota de elevación más baja que las válvulas y que las probables
bolsas de aire se encuentren por lo menos 10 metros por debajo del nivel
estático.
3. Dependiendo del costo y en caso de que no se dispongan válvulas purgadoras
de aire, para los niveles bajo y medio de complejidad puede considerarse la
instalación de otras opciones técnicas
4. Las ventosas tendrán los siguientes diámetros mínimos:
a) Para tuberías con diámetro nominal menor o igual a 100 mm (4 pulgadas) el
diámetro mínimo será de 50 mm (2 pulgadas)
b) Para tuberías con diámetro nominal mayor que 100 mm (4 pulgadas) el
diámetro mínimo de las ventosas será de 75 mm (3 pulgadas).
5. Toda válvula de ventosa debe poder aislarse de la tubería principal por medio
de una válvula de corte.
6. Cada ventosa debe estar protegida con una cámara de inspección accesible,
con su respectivo drenaje y completamente asegurada.
7. Los dispositivos de entrada de aire deben localizarse de tal modo que no se
introduzca agua extraña al sistema; En caso de una aducción de agua cruda o
conducción de agua potable, los dispositivos previstos deben instalarse de tal
manera que sus aperturas se sitúen por lo menos 1 metro por encima del nivel
máximo de agua que pudiera acumularse en el sitio de la ventosa.
8. Deben disponerse puntos intermedios para la entrada de aire en la tubería
cuando la línea piezométrica, o la línea de gradiente hidráulico correspondiente
a la descarga de un tramo de conducto durante operaciones de mantenimiento
y/o reparación, se sitúe por debajo de éste, de forma tal que cause problemas
de discontinuidad en la columna líquida o problemas de posible colapso de la
tubería por aplastamiento.
9. Como dispositivos automáticos para la entrada o salida de aire pueden utilizarse
los siguientes:
a) Ventosas simples para la descarga del aire acumulado durante el proceso
normal de la aducción.

359
Ventosa
Niple
Galápago
Tubo de conducción
Ventosa
Purga
Valvula
b) Ventosas de doble efecto para la descarga del aire acumulado durante el llenado
y durante la operación normal de la aducción, y para la entrada de aire en las
operaciones de descarga de agua.
c) Válvula de retención para la entrada de aire durante las operaciones de
descarga de agua.
d) Tubos verticales o chimeneas cuando su extremidad superior pueda situarse
por encima de la línea piezométrica o la línea de gradiente hidráulico o máxima,
para la entrada de aire.
10. Debe adoptarse un paso lateral (by-pass) que unos ambos lados de la ventosa
intermedia. Este paso debe estar dotado de una válvula de corte propia cuando:
a) La válvula intermedia se localice en tramos descendentes de la tubería y su
abertura no pueda realizarse sin causar perjuicios a su estructura.
b) La válvula intermedia sea del tipo compuerta y la presión en el punto en que
estuviese instalada cause un empuje superior a 20 kN.
11. Las válvulas de ventosa deben cumplir con la Norma Técnica Colombiana
correspondiente, o en su defecto, con la norma AWWA C512.
Puntos estratégicos de instalación
- En el punto más alto de una línea (finaliza un ascenso y comienza un
descenso).
- Espaciadamente en una línea que solamente asciende.
- Espaciadamente en una línea que solamente desciende.
- Al principio y final en líneas extensas dispuestas horizontalmente.
- En el punto de cambio de dirección de una línea ascendente o de una
descendente
Algunos tipos de ventosas
En nuestro medio se han desarrollado ventosas de alto, mediano y bajo costo;
algunas de ellas se muestran en la Figuras 7.13 se ha elaborado y patentado un
tipo de ventosas de PVC con buen funcionamiento e innegable ventaja desde el
punto de vista económico.

360
Figura 7.12 Localización de Ventosa y purgas
Figura 7.13Ventosa en PVC
Niple AG
Entrada de aire
Esfera
Tubo PVC 3/4"
Tapón 88 mm PVC
Niple AG

361
Figura 7.14 Ventosa en HF de acción sencilla y doble (fuente ACODAL).
Válvulas de desagüe o purga
Deben instalarse válvulas de purga en los puntos bajos de las redes, con el fin de
permitir el lavado y la descarga de las mismas. El diámetro de la tubería de desagüe
deberá estar entre 1/3 y 1/4 del diámetro de la tubería principal, con un mínimo de
100 mm para tuberías mayores de 100 mm. Para diámetros menores debe
adoptarse el mismo diámetro de la tubería principal. Se deberán verificar las
condiciones de presión y protección respectiva de la válvula para evitar su daño.
Son válvulas instaladas lateralmente en todos los puntos bajos de la conducción
para permitir la limpieza de la tubería, extrayendo el material que se haya podido
acumular en estos puntos. Todas las válvulas deben colocarse en cajas sobre una
base adecuada de concreto o mampostería, de tal forma que las operaciones de
inspección y reposición se faciliten (ver numeral 10.4). En estos casos debe tenerse
en cuenta los siguientes aspectos:
1. La descarga debe permitir la eliminación de toda el agua contenida en la tubería
de aducción.
2. Se recomienda que el diámetro de la tubería de desagüe esté entre 1/3 y 1/4
del diámetro de la tubería principal, con un mínimo de 100 mm (4 pulgadas),
para tuberías mayores a 100 mm (4 pulgadas). Para diámetros menores debe
adoptarse el mismo diámetro de la tubería principal.

362
Tee Tubería principal
Válvula purga
Cajilla
Anclaje
3. Cada válvula debe estar protegida con una cámara de inspección accesible con
su respectivo drenaje.
4. Si la velocidad de salida en la válvula de purga es muy alta, debe colocarse una
estructura de disipación de energía.
5. El dimensionamiento de la descarga debe hacerse teniendo en cuenta los
siguientes puntos:
a) La obtención de una velocidad mínima que sea compatible con la remoción del
material sedimentado en su interior, durante por lo menos el primer minuto de
descarga.
b) Que el tiempo máximo para la descarga sea impuesto por las condiciones de
operación.
c) El caudal máximo permitido por el sistema de recepción del agua descargada.
6. Las válvulas de purga serán de compuerta o mariposa y deben cumplir con la
Norma Técnica Colombiana correspondiente, o su equivalente AWWA, ASTM,
DIN, ISO o cualquier norma internacional equivalente.

363
Figura 7.15 Esquema instalación de válvula Purga (Fuente El Autor)
Cajas de las válvulas. Todas las válvulas que conformen un sistema de
distribución de agua potable deben colocarse dentro de cajas cuya construcción se
debe realizar en el mismo momento en que el tramo correspondiente sea colocado
y aceptado por la persona prestadora del servicio público de acueducto. En caso
de que en el municipio no existan normas sobre este tipo de elementos, deberán
cumplirse los siguientes requisitos:
1. Las cajas de válvulas deben estar construidas en mampostería de ladrillo, en
concreto reforzado, o en cualquier otro material aprobado por la persona
prestadora del servicio público de acueducto, deberán absorber los empujes
generados, teniendo en cuenta la presión a la que esté sometido la válvula
correspondiente.
2. Si el fondo de la caja está hecho en concreto, debe tener un espesor mínimo
de 0.15 m.
3. La distancia entre el fondo de la caja y la parte inferior del cuerpo o carcasa de
la válvula debe ser superior a 0.2 m. Se exceptúan los casos de las ventosas.
4. Las tapas de las cajas para las válvulas deben ser de concreto reforzado y su
espesor debe tener en cuenta, para su diseño, todas las cargas vivas que
puedan actuar sobre ellas. En ningún caso el espesor debe ser inferior a 70
mm. Alternativamente, y con aprobación previa de la persona prestadora del
servicio público de acueducto, se pueden utilizar tapas metálicas u otro tipo de
material resistente siempre y cuando posean sistemas de seguridad adecuado.
5. En aquellos casos en que las cajas contengan equipos de operación o
medición especiales, tanto para la medición de caudales como para la medición
de presiones, que contengan equipos de comunicación y de transmisión de
datos en tiempo real, actuadores eléctricos o válvulas de cierre permanente de

364
la sectorización, la tapa de la caja debe ser de seguridad.
6. Cuando la caja de válvulas se localice en una vía de alto tráfico, debe buscarse,
en primera instancia, su acceso lateral desde el andén. Así mismo, deben
tomarse consideraciones especiales de diseño cuando las cajas queden en zonas
verdes o en el interior de instalaciones.
Válvulas de cheque
En las tuberías de aducción por bombeo (líneas de impulsión) deben colocarse
válvulas de cheque o de retención con el fin de evitar el retroceso del agua, con el
consiguiente vaciado del conducto y posibles daños en las bombas o posibles
aplastamientos de la tubería. Estas válvulas se usan con el objeto de evitar los
esfuerzos excesivos en las bombas debido al golpe de ariete (ver numeral 10.5).
Esto no quiere decir que estas válvulas eliminen el efecto de este fenómeno, sino
que únicamente lo atenúan.
Figura 7.16Válvulas Cheque. (Fuente El Autor)
Válvulas de protección contra golpe de ariete
Este tipo de válvulas deben instalarse en tuberías de aducción por bombeo,
sometidas a riesgos de sobrepresiones por golpe ariete, sobre la línea de impulsión,
con el fin de proteger las bombas y las tuberías correspondientes.
La válvula está diseñada de tal manera que puede abrirse automáticamente y
descargar al exterior cuando la presión en el sistema es mayor que aquella con la
que fue calibrada lográndose con ello el abatimiento de la línea piezométrica. El
cierre de esta válvula también es automático y se logra cuando la presión en la línea
llega a ser menor que la de su ajuste o calibración.

365
De acuerdo con lo anterior, el empleo de esta válvula dependerá de la magnitud de
las presiones que se tengan debidas al golpe de ariete y de las consecuencias que
surjan al haber hecho un estudio económico, considerando la posibilidad de emplear
elementos (tuberías, válvulas, etc,) resistentes a las presiones que se van a
presentar. Podrán utilizarse válvulas reductoras de presión, caso en el cual, éstas
deben estar especificadas según la norma AWWA C 506, o la NTC correspondiente.
Figura 7.17 Válvulas de alivio.
Cámaras de quiebre de presión o Tanques. Rompe cargas.
En líneas de conducción “por gravedad” la carga estática originada por el desnivel
existente entre el sitio del desarenador o planta de tratamiento y algunos puntos a
lo largo de la línea de conducción, puede crear presiones superiores a la presión
máxima que soportaría una determinada clase de tubería. Ello obliga a disipar esa
energía antes de que tal situación pueda provocar daños a la misma, para evitar
tales daños se recurre a la utilización de válvulas reguladoras de presión o a la
construcción de cámaras o tanques de quiebres de presión o rompe cargas.
Las cámaras de quiebre de presión son estructuras destinados a reducir la presión
relativa a cero (presión atmosférica), mediante la transformación de la energía
disponible con altura de velocidad.

366
El diseño del tanque de quiebre de presión se basa en la transformación de carga
estática en energía de velocidad y lograr su disipación por efecto de roce contra las
paredes y tabiques, así como por la amortiguación de un colchón de agua.
Generalmente se dividen en dos cámaras, mediante un tabique a media altura, el
cual a la vez sirve de vertedero, sobre el cual se desborda el gasto de entrada. Las
cámaras de quiebre de presión están provistas de accesorios de entrada, salida,
limpieza y rebose.
Estas cámaras tienen por objeto reducir la presión aguas abajo de las mismas hasta
el valor de la presión atmosférica, con el fin de limitar las presiones en las
instalaciones localizadas aguas abajo. Deben instalarse este tipo de cámaras
cuando se haya seleccionado como alternativa óptima una tubería de baja presión,
acompañada por este tipo de elementos.
Figura 7.18 Planta y corte cámara de quiebre de presiones (Fuente
Acueductos. Fredi Corcho)
Como opción se permite la eliminación de las cámaras de quiebre, manteniendo
siempre la tubería adecuada para soportar las presiones máximas más los factores
de seguridad mencionados anteriormente a lo largo de toda la tubería.

367
Se colocarán en aquellos puntos en que la tubería o parte de ella queda sometida
a presiones mayores que la soportaría determinada clase de tubería. Son
estructuras destinadas a reducir la presión relativa a cero (P se anula).
Son cámaras pequeñas de 1,4 m de alto, 0,8 m de ancho y 1,4 m de largo divididas
en dos cámaras mediante un tabique sobre el cual se desborda el gasto de entrada.
Figura 7.18
Viaductos
Se podrá dejar la tubería superficial en los puntos bajos y al atravesar cauces,
siempre y cuando se provean las obras de arte necesarias para garantizar la
estabilidad del conducto y ofrecer una protección sanitaria adecuada. Para el paso
de hondonadas, ríos, etc., se utiliza el viaducto.
El más común es el cable parabólico sobre el cual van colocados los pendolones y
estos sostienen la tubería (empleada para longitudes grandes). Este tipo de
estructura tiene desplazamientos longitudinales y laterales. El longitudinal se
soluciona colocando anclajes que rodean la estructura y uniones o juntas de
expansión. Para el movimiento lateral se colocan tirantes que se fijan.
Existen también estructuras en concreto sobre la cual se apoya la estructura (Figura 7.19).
Figura 7.19 Viaducto en cable parabólico

368
Figura 7.20 Viaducto en ángulos. (Fuente El Autor)
Anclajes
En las líneas de aducción, conducción o redes de distribución, el diseño debe prever
los anclajes de seguridad necesarios, ya sea en concreto (simple, reforzado o
ciclópeo), metálicos o restrictores plásticos, de tal forma que se garantice la
inmovilidad de la tubería en los siguientes casos:
1. En tuberías expuestas a la intemperie, que requieran estar apoyadas en
soporte, o unidas a formaciones naturales de la roca (mediante anclajes
metálicos).
2. En los cambios de dirección, tanto horizontal como vertical, de tramos
enterrados o expuestos, siempre que el cálculo estructural de la tubería
lo justifique.
3. En puntos de cambio de diámetro de la tubería o en dispositivos para el
cierre o la reducción de flujo en tuberías discontinuas o donde se
ubiquen accesorios.
Consideraciones para el cálculo de anclajes.
Debido a que las líneas de tuberías van ubicadas en el terreno o en el aire es
necesario tener en cuenta para el cálculo de los anclajes los empujes laterales y
verticales y/o la fricción debida a la interacción suelo tubería. Para ello se deben
tener en cuenta los siguientes aspectos: Cuando la tubería esté sometida a presión
hidrostática e hidrodinámica que ejerza fuerzas de empuje sobre las paredes de la
tubería o los accesorios que conforman la red, se deben diseñar anclajes o cualquier
otro tipo de elementos que permitan estabilizar las fuerzas actuantes. Este diseño
debe ser especifico teniendo en cuenta el tipo de material de la tubería, las
características del suelo de soporte y las recomendaciones del fabricante.
En lo posible, debe evitarse que los accesorios queden embebidos dentro del
anclaje para facilitar su eventual reparación.

369
Para el cálculo de las fuerzas hidrodinámicas que deben soportar los anclajes, el
diseño debe hacer uso de la ecuación de conservación del momentum lineal bajo
flujo permanente, con el caudal máximo bajo condiciones normales o condiciones
especiales de operación, ambos correspondientes al final de período de diseño, o
bajo condiciones de golpe de ariete.”
Para soportar los esfuerzos a que quedan sometidos los codos se deben proyectar
anclajes. Se diseñarán en todo cambio de dirección para absorber los esfuerzos
producidos por la presión estática y la centrífuga (Figura 7.22).
En las líneas de aducción o conducción mediante tuberías a presión, deben
preverse y proyectarse los anclajes de seguridad necesarios, ya sea en concreto
(ciclópeo, simple o reforzado) o metálicos, de tal forma que se garantice la
inmovilidad de la tubería en los siguientes casos:
1. En tuberías expuestas a la intemperie, que requieran estar apoyadas en
soportes, o unidas a formaciones naturales de rocas (mediante anclajes
metálicos).
2. En los cambios de dirección tanto horizontal como vertical, de tramos
enterrados o expuestos, siempre que el cálculo estructural lo justifique.
3. En puntos de disminución de diámetro o dispositivos para el cierre o
reducción del flujo de conductos discontinuos.
Anclaje en pendientes fuertes
En las pendientes fuertes hay tendencia del relleno al deslizamiento, y puede
arrastrar consigo la tubería, en estos casos basta apisonar muy bien en capas de
10 cm, hasta llegar al nivel natural del terreno. Si por alguna razón se teme un
deslizamiento debe construirse bloques de anclaje de manera que queden
apoyados en el terreno firme que no ha sido excavado. Estos bloques de anclaje
pueden hacerse cada dos tubos (12 m).
Construcción de los anclajes
Los bloques de anclaje se construyen generalmente de concreto, localizados entre
el accesorio y la parte firme de la pared de la zanja.
En cuanto a las proporciones de la mezcla que se debe utilizar deberá ser
consultada con el ingeniero; normalmente la relación es (1:2:4), debiendo usar
arena y gravilla lavadas; para bloques de anclaje de tubería PVC en diámetros hasta
de 8'' no es necesario usar formaleta especial; basta elaborar la mezcla y colocarla

370
lo más seca posible, de tal manera que sea fácil darle la forma adecuada, con la
base más ancha contra la pared de la zanja.
Es conveniente y necesario que el bloque no cubra las campanas o las uniones de
los accesorios. Para diámetros mayores de 8'' se debe considerar las presiones.
Figura 7.21 Construcción anclajes. (Fuente El Autor)
Anclaje de los accesorios
Cuando una línea de tubería está sometida a presión interna y tiene un extremo
curvado; se presentará allí un empuje igual al producto de la presión del agua por
el área de la sección transversal de la tubería.
Los fluidos a presión ejercen fuerzas de empuje en los sistemas de tuberías; por lo
cual el sistema debe empotrarse o bloquearse con el fin de contrarrestar las fuerzas
de empuje ejercidas por el fluido e impedir movimientos de la tubería que producirán
una ruptura o debilitamiento de la tubería y/o accesorios.
El tamaño o tipo del empotramiento (bloque) depende de:
- Presión del sistema
- Diámetro de la tubería
- Tipo de accesorio

371
- Resistencia del terreno o medio circundante del sistema
- Dirección de la tubería (horizontal o vertical)
Cálculo del empuje
En la mayoría de los casos, dada la importancia del empuje debido a la presión del
agua, puede despreciarse la fuerza centrífuga, con base en esto, la ecuación que
permite el cálculo del empuje es:
𝐸 = 2 ∗ 𝑆 ∗ 𝑃 ∗ 𝑆𝑒𝑛(𝜃 2
⁄ ) [7.41]
Donde:
S = Área de la sección transversal
P = Presión unitaria interna (estática)
θ = Angulo de deflexión
E = Empuje
Tabla 7.11
Fuerza de empuje en lb por cada 100 psi
FUERZA DE EMPUJE EN Lb POR CADA 100 PSI EN EL
SISTEMA (ACCESORIOS)
Diámetro Codo 90 Codo 45 Tees,
tapones,
válvulas
4'' 1.800 1.100 1.300
6'' 4.000 2.300 2.900
8'' 7.200 4.100 5.100
10'' 11.200 6.300 7.900
12'' 16.000 9.100 11.300

372
Ejemplo 7.4
‘, si la presión en
el sistema es de 150 PSI.
𝐹𝐸 =
150
100
∗ 7200 𝐿𝑏𝑠 = 10800 𝐿𝑏 = 5 𝑇𝑛 [7.42]
Por lo tanto, el bloque o empotramiento para contrarrestar el empuje debe calcularse
para un mínimo de 5 toneladas. Ahora bien, el terreno donde está instalada la
tubería influye en el tamaño (área) del bloque o empotramiento.
Cálculo del bloque de anclaje
Siempre que sea posible debe transmitirse el empuje al terreno ya sea
horizontalmente a la pared de la zanja o verticalmente al fondo de la misma, por
medio de un bloque de concreto de un área de contacto tal, que distribuya las cargas
adecuadamente.
La ecuación sería:
𝐴 =
𝐹𝐸
𝐹𝐷
[7.43]
Donde:
FE = Fuerza de empuje
FD = Factor de deslizamiento
En el caso de anclaje horizontal, es conveniente que el bloque esté mínimo 60 cm
bajo la superficie del terreno.
En la Tabla 7.12 se dan valores de FD del terreno, con los que puede calcularse.
Nota: El esfuerzo horizontal admisible (Factor de deslizamiento) FD es
aproximadamente la mitad del vertical admisible.

373
Tabla 7.12
Factor de deslizamiento
Terreno Factor de deslizamiento
(Lb/pie 2)
Pantanoso
Blando (barro)
Arena
Arena y piedra
Arena, piedra y barro
Arena y piedra cimentados con barro
Medio compacto y fuerte (Concreto)
0
500 Aprox
1000 Aprox
1500 Aprox
2000 Aprox
4000 Aprox
5000 Aprox
Cálculo del área de anclaje
Á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑎𝑛𝑐𝑙𝑎𝑗𝑒 (𝑃𝑖𝑒2
) =
𝑃𝑟 𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 (𝑃𝑆𝐼)∗𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑝𝑜𝑟 𝑐𝑎𝑑𝑎 100 𝑃𝑆𝐼
100 𝑃𝑆𝐼∗𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑙𝑖𝑧𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 (𝐿𝑏 𝑝𝑖𝑒2)
⁄
[7.44]
Ejemplo 7.5
Un codo 90° de 4’‘trabajando a 60 PSI máximo en arena
Á𝑟𝑒𝑎 =
60
100
∗
1800
1000
𝑝𝑖𝑒2
= 1.08 𝑝𝑖𝑒2
[7.45]

374
V
A
R
I
A
B
L
E
T
R
L
5
D
W
TIPOS DE ANCLAJES
TEE USADA COMO CODO CAMBIO DE DIÁMETRO DE CRUZ USADA COMO CODO
PARA FUTURA PROLONGACIÓN REDUCCIÓN PARA PROLONGACIONES
FUTURAS
CAMBIO DE DIRECCIÓN CON
CODO
CAMBIO DE DIRECCIÓN DERIVACIÓN EN YEE
DERIVACIÓN EN TEE CAMBIO DE DIRECCIÓN CRUZ USADA COMO TEE VALVULA
VERTICAL

375
Figura 7.22 Puntos de anclaje de acuerdo al accesorio y área de apoyo (Fuente
Catalogo Gerfor)
Se proveerán anclajes o atraques para evitar el desplazamiento de la tubería en las
pendientes pronunciadas.
7.3.10Golpe de ariete
A partir de las condiciones de operación que generen las mayores sobrepresiones
y menores subpresiones, se deben desarrollar comprobaciones de golpe de ariete,
de manera tal que en función del resultado se establezcan las medidas correctivas
para la prevención de este fenómeno.
Se produce cuando el flujo es detenido rápidamente, por ejemplo, al cerrar una
válvula o por el paso cuando deja de funcionar una bomba (válvula cheque) en
una aducción.
Al diseñar una tubería se debe tener en cuenta que la presión a que trabaja (si se
utilizan válvulas en aducción) no sea mayor que la admisible de la misma; por
tanto, es necesario tener en cuenta la sobrepresión producida por el golpe de
ariete.
A partir de las condiciones de operación que generen las mayores sobrepresiones
y menores subpresiones, se deben desarrollar comprobaciones de golpe de ariete,
de manera tal que en función del resultado se establezcan las medidas correctivas
para la prevención de este fenómeno.
En el dimensionamiento de las aducciones o conducciones a presión debe hacerse
un análisis del golpe de ariete, para el cual deben seguirse los criterios y aspectos
que se señalan a continuación.
Análisis del golpe de ariete
El análisis del golpe de ariete debe considerarse en los siguientes casos:
1. Proyectos de nuevas tuberías por bombeo.
2. Proyectos de nuevas tuberías por gravedad.
3. En las instalaciones existentes en las que se diseñen ampliaciones debido a un
aumento en la demanda, en las que se coloquen bombas nuevas, en las que se
hagan nuevos tanques o embalses o en las que existan variaciones de presión
en cualquier sección de la línea de aducción o conducción.
4. En las instalaciones existentes cuando hay cambios en las condiciones
normales de operación y en las condiciones excepcionales de operación.

376
5. En las instalaciones existentes que van a ser incorporadas a un nuevo sistema,
aun cuando no sufran modificaciones de ninguna naturaleza.
Para el estudio del golpe de ariete deben probarse diversos dispositivos de control,
con el fin de seleccionar aquel que ofrezca la mayor protección posible por el mismo
costo.
Los dispositivos que pueden ser considerados para el control del golpe de ariete
son: Válvulas de retención, válvulas con una o dos velocidades de cierre, válvulas
de alivio, cámara de aire bajo presión, ventosas de doble efecto, tanques de
compensación unidireccionales, almenaras, volantes, tanques hidroneumáticos y
rotación en sentido inverso de las bombas centrífugas con cierre lento de válvulas.
Condiciones para el cálculo del golpe de ariete
El análisis del golpe de ariete en las tuberías de aducción o conducción debe
hacerse para las condiciones normales de operación, deben tomarse medidas
preventivas para las condiciones excepcionales de posibles emergencias o por la
falta de dispositivos de protección.
Dichas condiciones para los diferentes tipos de aducción o conducción son las
siguientes:
a) Condiciones normales de operación por bombeo
En las aducciones o conducciones por bombeo se consideran como condiciones
normales de operación:
 El funcionamiento adecuado de los dispositivos de protección y control de
golpe de ariete previsto desde la etapa de diseño.
 La interrupción súbita del bombeo.

377
 El inicio del bombeo.
 Las maniobras de cierre o apertura de válvulas de control o de cierre
existentes en la línea.
 La ocurrencia de las condiciones establecidas en el segundo ítem en todas
las estaciones de bombeo de un sistema complejo.
b). Condiciones excepcionales en aducciones o conducciones por bombeo.
 En los sistemas por bombeo se consideran como condiciones excepcionales
las siguientes:
 La falla en cualquiera de los dispositivos de protección y control del golpe de
ariete.
 Las maniobras inadecuadas en las válvulas, en desacuerdo con las reglas
de operación especificadas para el proyecto.
 La ruptura de la tubería en la sección de máxima presión bajo régimen de
flujo permanente.
 El cierre retardado de una de las válvulas de retención de la descarga de las
bombas antes o simultáneamente con la máxima velocidad de reversa,
ocurrida posteriormente a la interrupción del bombeo.
c) Condiciones normales de operación en aducciones o conducciones por gravedad
Se consideran como condiciones normales de operación en flujo a presión por
gravedad:
 El funcionamiento adecuado de los dispositivos de protección y control contra
el golpe de ariete previstos desde la etapa de diseño.
 Las maniobras de cierre y apertura de las válvulas de control y de cierre
existentes en las tuberías de aducción.
d). Condiciones excepcionales en aducciones o conducciones por gravedad.
Las condiciones excepcionales en flujo a presión por gravedad son:
 La falla en cualquiera de los dispositivos de protección y control contra el
golpe de ariete.
 Las maniobras inadecuadas de las válvulas, en desacuerdo con las reglas
de operación especificadas en el diseño del proyecto.

378
 La ruptura de la tubería de aducción o conducción en la sección de máxima
presión bajo un flujo permanente.
Presiones máximas y esfuerzos a ser absorbidos.
En las tuberías a presión que incluyan los dispositivos de control enumerados en el
7.3.11.6 las presiones internas máximas en la tubería no podrán exceder los
siguientes valores:
1. Para las condiciones normales de operación, las presiones internas no
podrán exceder el valor de la presión admisible para cada material y para
cada clase de tuberías y de conexiones, juntas, bombas, válvulas y todos los
demás accesorios presentes en la tubería.
2. En las condiciones de operación excepcional, el valor de 1.5 veces la presión
admisible obtenida para cada material y para cada uno de los accesorios
colocados en la tubería de aducción.
3. En las condiciones normales y excepcionales, las presiones utilizadas para
el cálculo de los empujes aplicados a las estructuras de anclaje de las
tuberías, conexiones y equipos.
La presión admisible a que se refiere el presente literal es, para el caso de los
materiales metálicos, la presión que produce la máxima tensión de tracción de 0.5
veces el esfuerzo de fluencia o el esfuerzo límite de resistencia de los materiales de
los que están hechas las tuberías, las conexiones y los accesorios. En los demás
casos, es la presión de ensayo hidráulico de las tuberías, dividida por un coeficiente
de seguridad no inferior a 2.5. Si las tuberías, las conexiones y demás accesorios
ya tienen definidas por norma su presión y esfuerzo máximos admisibles, estos
valores serán los utilizados en el presente literal.
En aquellas instalaciones que sean proyectadas sin dispositivos de control, los
esfuerzos originados por el fenómeno del golpe de ariete no podrán ser absorbidos
por el material del que están hechas las tuberías y las conexiones, ni por las juntas,
los anclajes, los accesorios y los equipos de la instalación, a menos que se
verifiquen las siguientes condiciones:
1. Las presiones internas máximas debidas al flujo no permanente sean
inferiores a las presiones de servicios especificadas para cada tipo de
material y clase de tubería, conexiones, accesorios, equipos y todo tipo de
juntas.
2. No existen condiciones de operación excepcionales o de emergencia.

379
3. La presión interna máxima no excede 1.25 veces la presión de servicio en
fenómenos transientes que ocurran máximo dos veces por año.
En todos los casos arriba citados deben estar justificados el costo mínimo y la
seguridad con relación a los costos que se obtendrían dotando la instalación de
dispositivos de control de golpe de ariete y de seguridad.
Presiones mínimas
Las presiones mínimas debidas al fenómeno del golpe de ariete, que ocurran en
cualquier sección en la tubería de aducción, deben ser mayores que la presión
subatmosférica admisible.
En las condiciones normales de operación para cualquier tipo de tubería y de
material utilizado, la presión absoluta mínima admisible está dada por la presión
absoluta de vapor del agua a temperatura ambiente restada de la presión
atmosférica local. En la tabla 7.13 se muestran los valores de la presión absoluta
de vapor de agua para diferentes temperaturas.
Tabla 7.13
Presión de vapor del agua
Temperatura (C) Presión de vapor
(kPa)
0 0.61
5 0.87
10 1.23
15 1.70
20 2.34
25 3.17
30 4.24
40 7.38
50 12.33
Para tuberías de pared delgada compuestas de materiales flexibles, tales como
metales o plásticos, la presión subatmosférica mínima admisible está definida por
la presión de colapso estructural del tubo, siempre y cuando su valor sea superior a

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