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Conducciones por gravedad a sección llena

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  • Conducciones gravedad sección llena

Sobre el blog

Miguel Angel Monge Redondo
Ingeniero Técnico Agrícola por la UPM. Autor del libro: Diseño agronómico e hidráulico de riegos agrícolas a presión. Nominado mejor Blog y Post premios iAgua 2018
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Hay dos maneras de transmitir energía al agua para desplazarla de un punto a otro: mediante una bomba o bien empleando la diferencia de cota o desnivel. En el primer caso se comunicará mayor o menor energía al agua según las prestaciones de la bomba y la presión que transmita al fluido, y, en el segundo caso, cuando la conducción sea por gravedad y sin la ayuda de un bombeo, la presión resultará de la diferencia de cota entre el punto más alto y el punto final de tal manera que a mayor diferencia de cota, mayor presión conseguiremos en el punto final.

Supongamos una conducción como la representada en la figura siguiente:

 

Tenemos un depósito de agua o un embalse en el inicio, y, en el punto final de la conducción, una válvula. La conducción puede dar servicio a unas fincas de riego por ejemplo, o puede tratarse también de un abastecimiento para el suministro de agua potable a una urbanización.

Para conocer si esta conducción está bien diseñada, bien elegido por tanto el diámetro del tubo, precisaremos saber por un lado la presión mínima que necesitamos en el punto final y, por otra parte, las pérdidas de presión que se producirán en el recorrido del agua.

Si por variación de la línea estática nos encontrásemos con aumentos de presión –por ejemplo cuando suba el nivel del depósito o del embalse-, una válvula reductora nos resolvería el problema. Sin embargo, presiones inferiores a la presión de servicio necesaria en el punto final, no pueden ser corregidas a no ser que instalemos un bombeo en un punto de la conducción.

La tabla que te presento puede orientarte en la selección del diámetro del tubo para conducciones por gravedad a sección llena. 

Puedes descargarla de mi página web mediante el siguiente enlace y, a continuación, bajando en la página, pinchar en el icono Excel que está al final:

Realmente pocos parámetros necesitamos ya que es simple lo que debemos conocer.

Veamos un ejemplo real.

  • Se trata de una conducción en Poliester Reforzado con fibra de Vidrio (PRV) de 1,4 metros de diámetro (diámetro interior 1,36 m) que transportará un caudal de 2.000 l/s, necesitándose en el punto final (antes de la válvula) una presión mínima de 30 mca. La cota inicial es de 131 m y la final de 87 metros. La tubería discurrirá durante 12.600 metros de longitud.

Con estos datos ya podemos rellenar las casillas correspondientes, teniendo en cuenta las unidades de medida para no introducir datos erróneos.

Recordemos que 10 mca (metros de columna de agua) equivalen a 1 bar de presión (1 kg/cm2)

La rugosidad absoluta de la pared interior de la tubería hace referencia a las asperezas y se mide en milímetros. Cada material con el que se fabrique un tubo tiene asignado un valor de rugosidad; éste valor influirá en las pérdidas de carga por fricción y normalmente es información que facilita el fabricante de tubos.

En la imagen siguiente tenemos los resultados obtenidos que vamos a comentar seguidamente.

Las pérdidas en accesorios suelen estimarse, y se sitúan normalmente entre el 15 y el 20% de las pérdidas continuas. En cualquier caso, si estas pérdidas se desean calcular aparte, basta con introducir el valor 0 en la casilla y luego añadirlas a las pérdidas continuas:

Si la presión en el punto final resultase insuficiente, se advierte mediante un texto. En este caso tendríamos que aumentar el diámetro de tubo para reducir las pérdidas de presión.

Por ejemplo, para los mismos datos de partida del problema, si seleccionamos una tubería de 1200 mm de diámetro interior, no llegaría presión suficiente al punto final a causa de las elevadas pérdidas generadas por el rozamiento del agua.

Asimismo, otro ejercicio que podemos hacer es variar el caudal para un diámetro seleccionado y ver cómo varían las pérdidas de presión a lo largo de la conducción.

Por último comentar que esta tabla nos permite obtener unos resultados en los que no se tiene en cuenta el perfil de la conducción y para el que consideramos la situación más favorable: un descenso progresivo del tubo desde el punto más alto al punto más bajo. Si tenemos un perfil irregular, con puntos altos y puntos bajos, habría que realizar el estudio detallado, sobre todo para comprobar golpes de ariete así como presiones negativas en tramos del recorrido.

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