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Copy of Redes Hidraulicas

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Jaime Alonso Cardenas Nuncira

on 25 January 2013

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ReDeS HiDrAuLiCaS Una red de distribución hidráulica es un sistema de elementos (tuberías, bombas, válvulas, tanques, etc) que se conectan entre sí para transportar determinadas cantidades de fluido y donde las presiones nodales deben, en general, cumplir con un valor mínimo establecido en las normas locales. POLITECNICO METROPOLITANO TUTOR ELKYN CELY Una tubería es un conducto que cumple la función de transportar agua u otros fluidos. Se suele elaborar con materiales muy diversos. Cuando el líquido transportado es petróleo, se utiliza la denominación específica de oleoducto. Cuando el fluido transportado es gas, se utiliza la denominación específica de gasoducto. Tubería Fabricación Hay tres métodos de fabricación de tubería.

Sin costura (sin soldadura). La tubería es un lingote cilíndrico el cual es calentado en un horno antes de la extrusión. En la extrusión se hace pasar por un dado cilíndrico y posteriormente se hace el agujero mediante un penetrador. La tubería sin costura es la mejor para la contención de la presión gracias a su homogeneidad en todas sus direcciones. Además es la forma más común de fabricación y por tanto la más comercial.

Con costura longitudinal. Se parte de una lámina de chapa la cual se dobla dándole la forma a la tubería. La soladura que une los extremos de la chapa doblada cierra el cilindro. Por tanto es una soldadura recta que sigue toda una generatriz. Variando la separación entre los rodillos se obtienen diferentes curvas y con ello diferentes diámetros de tubería. Esta soldadura será la parte más débil de la tubería y marcará la tensión máxima admisible.

Con soldadura helicoidal (o en espiral). La metodología es la misma que el punto anterior con la salvedad de que la soldadura no es recta sino que recorre la tubería siguiendo la tubería como si fuese roscada. Materiales Las tuberías se construyen en diversos materiales en función de consideraciones técnicas y económicas. Suele usarse el poliéster Reforzado con fibra de vidrio (PRFV), hierro fundido, acero, latón, cobre, plomo, hormigón, polipropileno, PVC,1 polietileno de alta densidad (PEAD) Uso doméstico Agua

Actualmente, los materiales más comunes con los que se fabrican tubos para la conducción de agua son: PRFV, cobre, PVC, polipropileno, PEAD y acero.

Los materiales más comunes para el desalojo de aguas servidas son: PRFV, hierro fundido, PVC, hormigón o fibrocemento.2 Los nuevos materiales que están reemplazando a los tradicionales son el PRFV (Poliéster Reforzado con Fibra de Vidrio), PEAD (Polietileno de Alta Densidad) y PP (Polipropileno).

Suelen ser de cobre o acero (dúctil o laminar según las presiones aplicadas), dependiendo del tipo de instalación, aunque si son de un material metálico es necesario realizar una conexión a la red de toma de tierra.3 También se están comenzando a hacer de PRFV, Polietileno Reforzado con Fibra de Vidrio.4 en el caso de tuberías de conducción con requerimientos térmicos y mecánicos menos exigentes; además soportan altas presiones.

El cobre es el material más usado en las instalaciones nuevas, mientras que en instalaciones antiguas es muy común encontrar tuberías de hierro. En redes enterradas se emplea tubería preaislada. Mecanismo que regula el flujo de la comunicación entre dos partes de una máquina o sistema. Válvula La válvula es uno de los instrumentos de control más esenciales en la industria. Debido a su diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular, modular o aislar una enorme serie de líquidos y gases, desde los más simples hasta los más corrosivos o tóxicos. Sus tamaños van desde unos milímetros hasta los 90 m o más de diámetro (aunque en tamaños grandes suelen llamarse compuertas). Pueden trabajar con presiones que van desde el vacio hasta mas de 140 MPa (megapascales) y temperaturas desde las criogénicas hasta 1100 K (kelvin). En algunas instalaciones se requiere un sellado absoluto; en otras, las fugas o escurrimientos no tienen importancia. La palabra flujo expresa el movimiento de un fluido. Para la cantidad total de fluido que pasa por una sección determinada de un conducto por unidad de tiempo Clasificación de válvulas (USO) *Válvulas industriales.
*Válvula de asiento.
*Válvula de camisa.
*Válvula hidráulica, caso particular de válvulas industriales.
*Llave o válvula de paso, caso de válvulas en instalaciones de edificios residenciales (tanto para agua, como para gases combustibles).
*Válvula de seguridad, para casos de exceso de presión, por avería o por expansión térmica.
*Válvula antirretorno o válvula de retención, usada para evitar que un fluido se mueva en sentido no deseado a lo largo de una tubería.
*Válvula rotatoria, usada en los instrumentos de viento-metal.
*Válvulas del corazón.

Por analogía se denominan también válvulas los dispositivos que regulan el paso de electrones en determinadas circunstancias:
*Válvulas termoiónicas. Se entiende por obra hidráulica o infraestructura hidráulica a una construcción, en el campo de la ingeniería civil, donde el elemento dominante tiene que ver con el agua. Se puede decir que las obras hidráulicas constituyen un conjunto de estructuras construidas con el objeto de manejar el agua, cualquiera que sea su origen, con fines de aprovechamiento o de defensa. Obra hidráulica Válvula industrialUna válvula industrial es el tipo de válvula que como elemento mecánico se emplea para regular, permitir o impedir el paso de un fluido a través de una instalación industrial o máquina de cualquier tipo. Válvula de asiento La válvula de asiento (también llamada "de globo" o "de coliza") es una válvula que consiste en un agujero, generalmente redondo u oval, y un tapón cónico, por lo general en forma de disco, colocado en el extremo de una varilla, también llamado "vástago de la válvula". El vástago guía a la válvula a través de una guía de la válvula. Sirve tanto para regular el paso de un elemento como para la función de todo o nada. Válvula de camisa La válvula de manga, válvula de camisa, o más correctamente válvula de camisa corredera, es un tipo de mecanismo de válvula para motores de pistones, distinto de la más común válvula de asiento. Tuvieron algún uso en autos de lujo y deportivos pre-SGM, en autos y camiones livianos de Willys-Knight; los autos de lujo de la Daimler británica y la Avions Voisin francesa también usaron el sistema similar de doble manga Willys-Knight. Se dejó de usar paulatinamente por los avances en la tecnología de las válvulas de asiento (refrigeradas por sodio) y por su tendencia a quemar cantidades considerables de aceite, o a agarrarse debido a la falta de él. Válvula hidráulica Una válvula hidráulica es un mecanismo que sirve para regular el flujo de fluidos.

Las válvulas que se utilizan en obras hidráulicas son un caso particular de válvulas industriales ya que presentan algunas características únicas y por tanto merecen ser tratadas de forma separada. Clasificación La clasificación de las válvulas utilizadas en las obras hidráulicas puede hacerse según el tipo de obra hidráulica:
*Presas y centrales hidroeléctricas
*Válvulas para descarga de fondo en presas, por ejemplo del tipo Howell-Bunger.
*Válvulas disipadoras de energía
*Válvulas para regular el caudal en una toma
*Válvulas para regular la entrada de agua a la turbina
*Válvulas tipo aguja Sistemas de riego
*Válvulas para hidrantes
*Válvulas antirretorno
*Válvulas de pie BOLA COMPUERTA COMPUERTA SIN VOLANTE ANTIRRETORNO MARIPOSA OBRA CIVIL La instalación hidráulica es un conjunto de tuberías y conexiones de diferentes diámetros y diferentes materiales; para alimentar y distribuir agua dentro de la construcción, esta instalación surtirá de agua a todos los puntos y lugares de la obra arquitectónica que lo requiera, de manera que este liquido llegue en cantidad y presión adecuada a todas las zonas húmedas de esta estalación también constara de muebles y equipos ARTES QUE COMPONEN CON INSTALACION HIDRAULICA DOMESTICA.
Red municipal, llave de banqueta, toma domiciliaria (medidor de agua). Red de alimentación, llave flotador, cisterna(prefabricada o construida en obra), pichincha(válvula check) tubo de succion, bomba de agua red de alimentación, tinaco, válvula de compuerta, red alimentación principal, redes de alimentación secundaria, muebles de baño, muebles de cocina, muebles de lavado, calentador de agua, jarro de aire, válvulas de globo, redes de alimentación agua fria y caliente. RED DE DISTRIBUCION Conjunto de tuberías cuya función es la de suministrar el agua potable a los consumidores de la localidad. La unión entre el tanque de almacenamiento y la red de distribución se hace mediante una tubería denominada “línea matriz”, la cual conduce el agua al punto o a los puntos de entrada a la red de distribución. El diseño depende de las condiciones de operación de la red de distribución tales como trazado, caudales y presiones de servicio. La red de distribución esta conformada por tubería “principal” y de “relleno”. La red de tuberías principales es la encargada de distribuir el agua en las diferentes zonas de la población, mientras que las tuberías de relleno son las encargadas de hacer las conexiones domiciliarias. El diseño o cálculo de la red de distribución se hace sobre la red principal; el diámetro de la red de relleno se fija de acuerdo con las normas pertinentes. Es una toma de agua diseñada para proporcionar un caudal considerable en caso de incendio. El agua puede obtenerla de la red urbana de abastecimiento o de un depósito, mediante una bomba. Hidrante de incendio Además de las tuberías existen otros accesorios tales como válvulas de control o de incendios, válvulas de purga, hidrantes, cruces, codos, reducciones y tapones. Los materiales mas comunes de las tuberías y accesorios son asbesto cemento o PVC (unión Z). Los diámetros dependen de las casas fabricantes, por lo cual hay que consultar los catálogos respectivos. http://www.inbalvalves.com/espanol/valve_design.htm Hay dos tipos principales:
*Boca de incendio exterior, situados en las inmediaciones de los edificios y en la que los bomberos pueden acoplar sus mangueras. Pueden ser aéreas o enterradas; en el primer caso se trata de un poste con sus tomas (normalmente más de una) y en el segundo, se situan en una arqueta, con tapa de fundición, bajo el nivel del pavimento de la acera.
*Boca de incendio interior, situados en lugares de los edificios que tienen además el equipamiento necesario para hacerla funcionar, o Boca de Incendio Equipada, abreviadamente BIE. Una BIE suele estar en un armario, en el que hay una entrada de agua con una válvula de corte y un manómetro para comprobar en cualquier momento el estado de la alimentación. TRAZADO DE LA RED El trazado de la red debe obedecer a la conformación física de la población y por tanto no existe una forma predefinida. Hidráulicamente, se pueden establecer redes abiertas, redes cerradas o redes mixtas, dependiendo de las condiciones anteriores. · De mayor a menor diámetro. Este esquema puede ser usado en poblaciones pequeñas en donde por lo general no existe más de una calle principal. Tiene forma alargada e irregular. El diseño hidráulico de la tubería principal se hace como una red abierta. · En árbol. Existe un tronco principal de cual se desprenden varias ramificaciones. El diseño hidráulico de las tuberías principales corresponden al de la red abierta. · En parrilla. La tubería principal forma una malla en el centro de la población y de ella se desprenden varios ramales. Al centro se conforma una red cerrada y perimetralmente se tiene ramales abiertos, es decir que se trata de una red mixta. · En mallas. Es la forma más usual de trazado de redes de distribución. Se conforman varias cuadriculas o mallas alrededor de la red de relleno. Desde el punto de vista del funcionamiento hidráulico, los primeros dos tipos de redes (de mayor a menor diámetro y en árbol) se denominan redes abiertas, las redes en mallas son cerradas y las redes en parrilla son mixtas. ESPECIFICACIONES DE DISEÑO CAUDAL DE DISEÑO: El caudal de diseño deberá ser el mayor de las siguientes alternativas:a) Consumo máximo horario mas demanda industrial.b) Consumo máximo diario mas demanda industrial, mas demanda por incendios. Para ciudades grandes, se recomienda diseñar considerando el caudal correspondiente a las condiciones mas criticas como seria la suma de los caudales máximo horario, demanda industrial y demanda por incendios. Como se vio anteriormente, el caudal máximo horario se obtiene de afectarel caudal máximo diario por un coeficiente. Este coeficiente depende devarios factores, entre ellos el tamaño y las costumbres, por lo que su elección debe hacerse con sumo cuidado. - Población menor de 5000 habitantes: f = 1.80- Población entre 5000 y 20000 habitantes f = 1.65- Población mayor de 20000 habitantes f = 1.50 El caudal de incendios se obtiene a partir de:
a) Para poblaciones menores de 10000 habitantes, es innecesario y antieconómico tener en cuenta este aporte en el caudal de diseño.
b) Para poblaciones entre 10000 y 20000 habitantes, se requieren dos hidrantes de 5.0 lt/s cada uno para atender un incendio.
c) Para poblaciones mayores a 20000 habitantes, es necesario el funcionamiento de 4 hidrantes en zona industrial y 2 hidrantes en zonaresidencial, con una caudal de 5.0 lt/s cada uno En lo posible, se debe mantener una presión de servicio en la red entre 1.0 Kg./cm2 y 5.0 Kg./cm2 ( 10 a 50metros columna de agua). PRESIONES DE SERVICIO VALVULAS Se deben colocar válvulas de cortina a lo largo de la red con el fin de poder aislar sectores en caso de roturas de las tuberías o de incendios y seguir suministrando el agua al resto de la población. La forma como se dispongan las válvulas dentro de la red no es estándar e influye grandemente en el presupuesto de la obra, ya que se trata de un gran número de válvulas de un tamaño relativamente grande. La normaestadounidense indica que las válvulas se deben colocar de tal manera que se aísle un máximo de 2 tramos mediante el cierre de 4 válvulas como máximo. http://www.contratos.gov.co/archivospuc1/2009/DA/215494011/09-11-221548/DA_PROCESO_09-11-221548_215494011_1177773.pdf VELOCIDAD DE DISEÑO: Por lo general se debe diseñar convelocidades que estén comprendidas entre 0.9 y 1.5 m/s. En zonas rurales se es más flexible y se puede diseñar con velocidades entre 0.4 y 2.5 m/s. VÁLVULAS DE PURGA: Al igual que en las conducciones, se deben instalar válvulas de purga en todos los sitios bajos de la red. M. tubo plastico M. tubo corrugado http://www.repol.com/log/repol/library/Catalogo_Aplicacion%20Tubo_Corrugado.pdf M. no costura LOCALIZACIÓN DE LA TUBERIA: La tubería deberá tenderse a un lado de la calzada; en el caso de vías importantes, podría pensarse en colocarla a ambos lados de la calzada. Se debe procurar pasar la tubería del acueducto por encima de las tuberías del alcantarillado y a una distancia horizontal de 3.0 metros. En caso de no poder cumplir lo anterior, se debe dar una protección adecuada a la tubería del acueducto como por ejemplo su recubrimiento con concreto. MÉTODO DE CALCULO: En el caso de mallas cerradas, el equilibrio hidráulico de la red puede hacerse por cualquier método que permita el cierre o diferencia de presiones entre la entrada y la salida menor de 1.0 metro. OTROS FACTORES DE DISEÑO DISTRIBUCIÓN DE CAUDALES INICIALES: La distribución de los caudales iniciales se puede hacer por medio del concepto de nudos de carga o mediante una distribución uniforme repartiendo el consumo domestico por metro lineal de tubería alimentada. En este ultimo caso (por metro lineal de tubería), la hipótesis de alimentación de las tuberías deberá hacerse de acuerdo con la topografía de la zona. TRAZADO DE LA RED PRINCIPAL: El trazado de la red principal se debe hacer teniendo en cuenta una buena distribución del agua con respecto al área que se esta abasteciendo. Algunos factores determinantes son: 1. Puntos de mayor consumo: Se deben localizar los posibles puntos de mayor demanda, como por ejemplo, industrias, comercios e instalaciones portuarias.
2. Centro de masas: Deben ubicarse los puntos en donde ha de concentrarse la demanda anterior. CONEXIONES DOMICILIARIAS: La conexión domiciliaría se hace a partir de la red secundaria de 2” y consiste en una serie de elementos que permiten derivar el agua hacia el domicilio hasta la caja en donde se encuentra el medidor. De este punto en adelante, todas las obras son propiedad del dueño del domicilio. Posteriormente se encuentra el registro de corte que se utiliza cuando haynecesidad de suspender el servicio por falta de pago. A continuación se encuentra el medidor de agua que puede ser de dos tipos: 1. Medidor volumétrico: más sensible y más costoso.
2. Medidor de velocidad: menos sensible y menos costoso. El diámetro de la tubería utilizada para la conexión domiciliaria depende de la presión de la red y del uso del agua dentro del domicilio. El diámetro mínimo es de ½” y el máximo puede llegar hasta 2 ½”.
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