ABERTURA DE LA REJILLA mm
5.2. Conducciones 1 Generalidades
5.2.1.1 Las obras de conducción deben diseñarse para garantizar:
- El transporte desde la fuente de las cantidades de agua previstas y su entrega ininterrumpida a los usuarios;
- La protección contra el ingreso de cuerpos flotantes, basuras, etc.; - La protección contra el ingreso de aire en la conducción a presión;
- Limitar las sobre presiones producidas en el funcionamiento en régimen transitorio;
- La protección de la conducción de la contaminación producida por las aguas superficiales y por el aire; - La posibilidad de operaciones de mantenimiento, durante los tiempos previstos y para las distintas
categorías de garantías de abastecimiento y características de los usuarios, indicadas en la tabla 1.
5.2.1.2 Los sistemas de transporte del agua pueden dividirse en dos grupos: conducciones a presión y
conducciones a gravedad.
Las conducciones a gravedad pueden ser con flujo a lámina libre o con flujo a presión (a tubo lleno). Además, se consideran conducciones a presión a las que impulsan el agua por bombeo.
5.2.1.3 La elección del método de conducción, para la alternativa seleccionada, debe definirse en base a
estudios de calidad del agua; tipo de fuente de abastecimiento; distancia entre la fuente y el sitio a servir; condiciones topográficas, geológico-geotécnicas y cantidad de agua a transportar.
5.2.1.4 La elección del sistema de conducción debe hacerse considerando lo indicado en 5.2.1.3, sin
excluir que en determinados casos pueda utilizarse la combinación de los dos sistemas, estableciéndose tramos del uno y del otro, especialmente por consideraciones vinculadas con el relieve del terreno.
Está permitido el uso de tramos sucesivos de conducción a gravedad y a presión, ya sea por gravedad o por bombeo, siempre y cuando se respeten las condiciones particulares de funcionamiento de cada tramo.
5.2.1.5 Las estructuras destinadas a la conducción se diseñarán para garantizar el transporte del caudal
necesario para satisfacer la demanda de agua, considerada al final del período de diseño. Se respetarán los siguientes criterios:
a) El caudal de diseño será igual al caudal medio anual, cuando los usuarios no presenten variaciones en sus consumos anuales, diarios u horarios.
b) Cuando la conducción esté directamente conectada a reservorios de distribución, o a una red que disponga de reservorios de emergencia, el caudal de diseño será igual al caudal medio anual multiplicado por el coeficiente de variación diaria, y dividido para la fracción de tiempo de funciona- miento diario de la conducción.
c) Cuando la conducción esté directamente conectada a una red de distribución que no disponga de reservorios de emergencia, el caudal de diseño será igual al caudal medio anual multiplicado por el coeficiente de variación diaria y por el coeficiente de variación horaria.
5.2.1.6 Cuando la conducción transporte agua a una planta de tratamiento, el caudal de diseño se
determinará con los mismos criterios indicados en el numeral 5.2.1.5 literal b, incrementado en un 10%, para satisfacer las necesidades propias de la planta de tratamiento (en concordancia con tabla 5).
5.2.1.7 Para el estudio de las obras hidráulicas de conducción se debe observar lo estipulado en la tercera
parte de las presentes normas.
5.2.1.8 La elección de la alineación de la conducción debe basarse en la comparación técnico-
económica de alternativas, considerando las dificultades que puedan presentarse, tales como:
- Zonas pantanosas, con características que tornen difícil el acceso a esos tramos, para labores de mantenimiento;
- Zonas de inestabilidad comprobada;
- Áreas de interés social o de seguridad pública, cuya ocupación sea perjudicial, a criterio de las autori- dades competentes;
- Áreas sujetas a operaciones de dragado o tráfico de embarcaciones, cuando la conducción no pueda ser instalada bajo una cota de seguridad;
- Aeropuertos, autopistas y vías de tráfico intenso, que no ofrezcan posibilidades de mantenimiento de la conducción;
- Vías férreas electrificadas, cuando la conducción pueda ser afectada por el campo eléctrico.
5.2.1.9 En áreas urbanas la conducción deberá acondicionarse al sistema vial existente.
5.2.1.10 Las conducciones se instalarán en franjas de utilidad pública, y cuando esto no sea posible se
procederá a la expropiación de la franja.
El ancho de la franja será el mínimo necesario que permita labores de mantenimiento y reparación.
5.2.1.11 En el interior de la franja de dominio de la conducción no se permitirá:
(Continúa)
Q
=
Q
dis med/%T
Q
k
=
Q
dis maxdia medQ
K
K
=
- Realizar cultivos, a menos que la conducción esté a una profundidad mayor a 1 m; - Construir obras permanentes;
- El tráfico vehicular, a menos que la conducción esté suficientemente enterrada o que tenga recubrimiento de protección;
- El ingreso de personas ajenas al personal encargado de su inspección y mantenimiento.
5.2.1.12 Cuando la conducción cruce obligatoriamente una carretera de tráfico intenso, se debe prever la
instalación de ésta en el interior de una galería, a fin de facilitar las operaciones de inspección y mantenimiento, sin la interrupción del tráfico.
5.2.1.13 Las conducciones con tuberías metálicas, deberán estar alejadas de las vías férreas electrificadas,
instalaciones industriales o mineras alimentadas con corriente eléctrica continua, así como de los postes de protección catódica.
Cuando la intensidad de las corrientes vagabundas sea particularmente elevada, se estudiarán medidas de protección adecuadas, como recubrimientos aislantes, mangas de polietileno, o protección catódica.
5.2.2 Conducciones a gravedad a lámina libre
5.2.2.1 Las conducciones a gravedad a lámina libre, pueden ser realizadas en forma de canales cerrados
que trabajan parcialmente lleno.
5.2.2.2 El tipo de conducción a gravedad, a lámina libre, debe establecerse en base a la comparación
técnico-económica de alternativas, considerando las condiciones del lugar y las exigencias relativas a la calidad del agua.
Para la elección del tipo de conducción a gravedad, se debe considerar, a más de lo indicado en 5.2.1.1, lo siguiente:
- Las pérdidas de agua por filtraciones y evaporación que se producen desde canales abiertos; - La posibilidad de crecimiento de plantas acuáticas y la coloración del agua;
- La posibilidad de contaminación del agua transportada, por otras aguas superficiales y desde el aire; - Los cambios de temperatura en el agua.
- Impedir el acceso de animales y personas.
5.2.2.3 Si existe suficiente desnivel entre la fuente de abastecimiento y el sitio de entrega del agua, se
debe dar preferencia a conducciones a gravedad, con flujo a presión.
5.2.2.4 Las velocidades del flujo, en los canales destinados a la conducción de agua, deben limitarse
hasta valores que no produzcan la erosión de la solera y las paredes del canal y al mismo tiempo impidan la sedimentación de materiales sólidos transportados por el agua.
Se debe controlar las velocidades máximas y evitar el funcionamiento de la conducción en régimen crítico y supercrítico; con relación a problemas de inestabilidad del flujo y/o condiciones de ondulaciones de difícil control.
Para evitar la erosión de la solera y paredes de las conducciones a lámina libre se recomienda utilizar las velocidades recomendadas en la tabla 16.
TABLA 16. Velocidades máximas recomendadas para conducciones a lámina libre VELOCIDAD MÁXIMA m/s CALADO MEDIO m CALADO MEDIO m MATERIAL SOLERA 0,4 1 2 > 3
Arenas de grano medio
Gravas de grano medio
Cantos rodados medianos
Bolones de más de 150 mm
Conglomerados, margas, esquistos y pizarras
Calizas porosas, conglomerados compactos, areniscas
Dolomitas compactas, cienitas, calizas compactas
Mármol, granito, gabro
Andesitas, diabasas, basaltos, cuarcitas
Mampostería de piedra
Mampostería de piedra con aglomerante selecto
Gaviones
Mampostería de ladrillo
Hormigones y recubrimientos de concreto pulidos:
Hormigón de 210 kg/cm² Hormigón de 170 kg/cm² Hormigón de 140 kg/cm² Hormigón de 110 kg/cm² 0,27-0,47 0,65-0,8 1,2 -1,5 2,3 -2,8 2,1 2,5 3,7 16 21 2,9 5,8 4,2 1,6 7,5 6,6 5,8 5 0,32-0,57 0,8 –1 1,4 -1,8 2,8 -3,4 2,5 3 4,5 20 25 3,5 7 5 2 9 8 7 6 0,37-0,65 0,9 -1,1 1,6 -2,1 3,2 -3,9 2,9 3,4 5,2 23 25 4 8,1 5,7 2,3 10 9,2 8,1 6,9 0,4 -0,7 0,95-1,2 1,8 -2,2 3,4 -4,2 3,1 3,7 5,6 25 25 4,3 8,7 6,2 2,5 11 10 8,7 7,5
5.2.2.5 Cuando el canal transporte aguas limpias se puede reducir las velocidades de flujo y las pérdidas
de carga. Los valores de velocidades y pérdidas deben asumirse en base a la comparación técnico- económica de variantes.
5.2.2.6 En caso de aguas cargadas de sedimentos, y en proyectos en los que los desarenadores no sean
previstos al inicio de la conducción, se debe estudiar la composición granulométrica de los sedimentos y en función de ésta definir la velocidad mínima de flujo y el calado del canal.
En todo caso se debe verificar la capacidad de acumulación de sedimentos en el canal para condiciones medias de flujo; y para concentraciones correspondientes a períodos de aguas altas en la fuente.
5.2.2.7 En canales revestidos de hormigón se pueden asumir velocidades de hasta 10 m/s, siempre y
cuando se cuide de la buena calidad del revestimiento y espesor del mismo, disposición y acabado de las juntas de construcción. Sin embargo, la elección de la velocidad de diseño debe estar sustentada en el respectivo análisis técnico-económico.
5.2.2.8 Se debe verificar el régimen de funcionamiento de cada tramo característico del canal, mediante
el cálculo del número de Froude.
Se debe tratar de diseñar las conducciones en régimen subcrítico, y controlar los cambios de régimen mediante un diseño adecuado que evite los resaltos o los controles, utilizando disipadores de energía adecuados a cada caso.
Se podrá diseñar conducciones en régimen supercrítico, siempre y cuando se tomen medidas que limiten las ondulaciones, el deterioro del revestimiento, y el eventual derrame del agua en las curvas.
5.2.2.9 En el estudio hidráulico de las obras de conducción se debe calcular las pérdidas por fricción y las
pérdidas localizadas.
Para el cálculo de la pendiente del canal se recomienda utilizar fórmulas conocidas y coeficientes de rugosidad probados, considerando las modificaciones que pueden sufrir las secciones por enve- jecimiento, crecimiento de vegetación acuática, caída de materiales pétreos, etc.
5.2.2.10 Los valores de coeficientes de rugosidad deben ser obtenidos de literatura especializada, y se debe comprobar el funcionamiento de la conducción en condiciones de revestimiento nuevo, y, de revestimiento viejo. Como referencia se pueden utilizar los valores indicados en la tabla V.17, en la cual se presentan los valores del coeficiente de rugosidad para utilizarse con la fórmula de Manning
TABLA 17. Coeficientes de rugosidad para la fórmula de Manning
5.2.2.11 Se debe calcular las pérdidas de carga localizadas, producidas por rejillas, compuertas, válvulas,
transiciones, cambios de dirección, cambios de sección, etc.
(Continúa) VALOR DE n DE MANNING