Instalaciones Hidraulicas

2.3 Tuberías a presión
Dentro de un sistema de abastecimiento de agua potable se llama línea de conducción, al conjunto integrado por tuberías, estaciones de bombeo, dispositivos de control y obras de arte, que permiten el transporte de agua desde una sola fuente de abastecimiento, hasta un solo sitio donde será distribuida en condiciones adecuadas de calidad, cantidad y presión.
En estecapítulo se señalan los lineamientos que deben seguirse para realizar el diseño hidráulico y geométrico de una línea de conducción, debido a que generalmente ésta se proyecta para que funcione a presión. Véase 2.4 cuando se diseñe una línea de conducción que trabaje a superficie libre.
2.3.1 Información general
Para el diseño de una línea de conducción se requerirá un plano topográfico que muestreplantas y elevaciones; para lo cual será necesario definir, mediante una selección de alternativas, la ruta sobre la que se efectuará dicho levantamiento, y para ello el proyectista podrá ayudarse de información ya existente de la zona de estudio como:
• Mapas topográficos, hidrográficos, geológicos, etc.
• Cartas de uso de suelo, normalmente editadas por el Instituto Nacional de Estadística,Geografía e Informática (INEGI). Estas cartas permitirán definir posibles afectaciones sobre el derecho de vía propuesto.
• Fotografías aéreas, cuya toma podría ser conveniente en caso de que no se cuente con mapas o cartas.
2.3.2 Diseño geométrico
Para definir el trazo de una conducción será necesario combinar aspectos económicos y de funcionamiento hidráulico (véase 2.3.3 por lo que corresponde aldiseño hidráulico).
El trazo definitivo de la conducción se deberá encontrar mediante el proceso de proponer varias alternativas de trazos, considerando la negociación de las afectaciones a terceros por el derecho de paso de la conducción, y se revisará para cada una, el costo total del sistema, incluyendo las estructuras necesarias para la operación, mantenimiento y buen funcionamientohidráulico.
En general se procurará que los trazos se ubiquen por calles, derechos de vía de carreteras, líneas de transmisión eléctrica, líneas de ferrocarriles, veredas, o límites de predios.
La tubería deberá seguir, en lo posible, el perfil del terreno.
Se procurará asimismo que cuando la tubería se aloje en zanja, la excavación en roca sea mínima. La localización se escogerá de tal forma que sea lamás favorable, respecto al costo de construcción y a las presiones hidráulicas resultantes. Se deberá tener especial atención en la línea de gradiente hidráulico, ya que mientras más cercana esté la conducción a esta línea, la presión en los tubos será menor; esta condición puede traer como consecuencia un ahorro en el costo de la tubería. En ocasiones, las presiones altas se podrán reducirrompiendo la línea de gradiente hidráulico con la instalación de almacenamientos auxiliares, como embalses o cajas rompedoras de presión. En planta se buscará que el trazo de la tubería sea lo más recto posible.
2.3.3 Diseño hidráulico
A) Ecuaciones para flujo permanente
- Ecuación de continuidad: Establece la invariabilidad del gasto, Q [m3/s], en cada sección del conducto.

donde:
V es lavelocidad media de flujo, en m/s
A es el área de la sección transversal del conducto, en m2
- Ecuación de la energía: Establece la constancia de la energía entre dos secciones transversales del conducto (1 y 2).

donde:
g es la aceleración de la gravedad, la cual se puede tomar igual a 9.81 m/s2
p es la presión, en kg/m2
V es la velocidad media en el conducto, en m/s
z es la carga de posición,en m
γ es el peso específico del agua, en kg/m3
hf pérdidas de energía, o de carga, por fricción, desde la sección 1 a la 2 (véase 2.3.3)
hL pérdidas locales, desde la sección 1 a la 2 (véase 2.3.3)
- Ecuación de cantidad y movimiento: Es una aplicación de la segunda ley de Newton en forma vectorial.

donde Σ F representa la resultante de todas las fuerzas que actúan sobre el elemento...