Tubería de presión

turbina, está apoyada en anclajes que la ayuda a soportar la presión generada por el agua y la dilatación que le ocurre por variación de temperaturas. La tubería de presión debe ser preferiblemente recta, aunque en algunas ocasiones es difícil de obtener, debido a las condiciones del terreno.

La tubería de presión está compuesta por los siguientes elementos:

 Toma de agua, la cual está acompañada de una rejilla.

 Codos para variaciones de pendiente.

 Juntas o uniones.

 Juntas de expansión ubicadas entre anclajes, las cuales asimila la contracción o dilatación del material por variación de temperatura.

 Bifurcaciones que le permiten dividir el caudal para varias unidades.

 Válvulas independientes a la tubería de presión, ubicadas entre el final de la tubería y la turbina.

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 Anclajes y apoyos que se encarguen de sostener y variar la pendiente de la tubería de presión.

Figura 7. Elementos de la tubería de presión

Fuente: Manuales Microcentrales ITDG

Para el dimensionamiento de la tubería de presión deben tenerse en cuenta los siguientes parámetros: el diámetro, se selecciona de acuerdo con un análisis técnico económico que permita determinar el diámetro que cause las menores pérdidas y el de menor costo, el espesor se determina de acuerdo con los esfuerzos generados por el golpe de ariete, el peso del agua y de la tubería permiten seleccionar conductos de mayor resistencia a los esfuerzos mecánicos. Otra consideración importante es la velocidad de flujo dentro de la tubería. Es preciso mantener la velocidad del agua dentro de ciertos límites que se determinan en función del material con las que están construidas las tuberías y del diámetro de las mismas.

De este modo se puede establecer que las velocidades máximas no deben superar los 4 a 5 m/s en las tuberías de gran diámetro. No es conveniente, por término general, que las velocidades superen los 2.50 m/s. Las tuberías de plásticos admiten velocidades máximas superiores a las de fundición que, a su vez, admiten velocidades superiores a las de fibrocentro. Los valores mínimos de velocidad se establecen en función de la

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rugosidad del material con el que está construido de la tubería. No deben admitirse valores de la velocidad inferiores a los 0.30 m/s para evitar la sedimentación y la formación de depósitos.

2.2.6.1 Materiales de las tuberías de presión. Para determinar el material adecuado, se

debe considerar factores como:

 Presión de diseño.

 Tipo de unión.

 Diámetro y pérdida por fricción.

 Facilidad de manejo, accesibilidad al lugar y peso.

 Disponibilidad local de la tubería.

 Exigencias de mantenimiento y vida útil estimada.

 Naturaleza del terreno donde se instalará.

 Efectos sobre el tubo de la calidad de agua, clima, suelo y posible aplastamiento.

 Costo relativo.

 Mantenimiento y vida útil de la tubería.

Los materiales frecuentemente utilizados en las tuberías de presión son:

Acero comercial. Es uno de los materiales más usados para tuberías de presión, por su alta resistencia al impacto, el factor de pérdida por fricción regular. Se unen mediante bridas, soldadura o juntas mecánicas. Las tuberías de acero que son enterradas corren el riesgo de corroerse por lo que se necesitan de un recubrimiento o pintura.

Policloruro de vinilo (PVC). Utilizada principalmente en pequeñas centrales hidráulicas por ser económica, resiste a presiones elevadas, se fabrican en diámetros que van hasta cerca de 400mm, es liviana y fácil de transportar e instalar, tiene bajo factor de pérdida por fricción, es resistente a la corrosión, su principal desventaja es la sensibilidad a la luz ultravioleta, la cual la deteriora rajando su superficie y afectando su resistencia, por lo que debe estar protegida de la luz solar directa. Las tuberías PVC tienen juntas tipo espiga y campana, las cuales se unen empleando pegamento o con un anillo flexible de sellado.

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Hierro dúctil. El hierro dúctil ha reemplazado a las tuberías de hierro fundido, estas tuberías son unidas mecánicamente con espiga campana y un sello flexible, o bien pueden ser embridadas. Las tuberías de hierro al ser revestidas en su interior con cemento, las dotan de protección contra la corrosión y baja pérdidas por fricción.

Asbesto-cemento. Son tuberías frágiles y adecuadas para trabajar a una presión moderada. Son más pequeñas que las de PVC y tienen una apreciable pérdida por fricción. Su desventaja es que el polvo producido al cortar estas tuberías puede ser dañino para la salud.

Resina de poliéster y fibra de vidrio. Son livianas y poseen un bajo coeficiente de fricción, son frágiles, por lo que se instalan con mucho cuidado. Pueden ser utilizadas para presiones elevadas con la condición de que estén bajo tierra y se rellene el espacio donde se colocan con material fino seleccionado, se unen con una espiga campana y sello flexible.

Polietileno de alta densidad. Son una buena alternativa frente a las PVC, útiles para sistemas pequeños debido a su fácil instalación. Tienen un coeficiente de pérdidas de fricción bajo, son resistentes a la corrosión y no se deterioran cuando están expuestas a la luz solar. Su desventaja es la forma de unión, las cuales se unen calentando los extremos y fusionándolos a presión utilizando un equipo especial.

2.2.6.2 Tipos de uniones [8]. Las tuberías vienen en longitudes estándares y deber ser

unidas in situ, para escoger el mejor método de unión se deben considerar los siguientes aspectos: adecuación al material de tuberías seleccionada, grado de destreza del personal que instala las tuberías, grado de flexibilidad requerido en las uniones, costos relativos, grado de dificultad de la instalación.

Uniones con bridas. Al fabricar las tuberías individuales se colocan bridas en sus extremos. Durante la instalación cada una de las bridas se emperna a la otra, es necesario poner una empaquetadura de caucho entre cada par, son fáciles instalar, deben fabricarse de acuerdo a normas establecidas.

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Figura 8. Esquema de una junta bridada

Fuente: Manuales Microcentrales ITDG

Espiga campana. Vienen preparadas de fábrica, de manera que el diámetro interno de la campana es igual al diámetro externo de la tubería, el extremo de cada tubería puede así ser empujado en la campana de la siguiente. Se necesita sellar cada sección de tubería, lo que se logra empleando un buen sello de caucho o un pegamento especial.

Figura 9. Esquema de una junta espiga-campana

Fuente: Manuales Microcentrales ITDG

Uniones soldadas. Se emplean en tuberías de acero y apelando a técnicas especiales caso de las de polietilenos. Es un método relativamente barato, aunque tiene la desventaja de requerir personal especializado, sin contar con los problemas que representan al llevar un soldador de arco y una fuente de energía a un terreno remoto y de difícil acceso.

Figura 10. Esquema de una junta soldada

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