8. DISENO DE TUBERIA

8.1 Introduccion

Al llegar a este punto ya hemos presentado, los conceptos de teoria hi- draulica, descripciones de distintos factores que influyen en el flujo, las tecnicas para determinar la presion y la LGH. En este capitulo reuniremos todo eso para ilustrar su aplicacion practica en el diseno de un sistema real.

La fase de diseno de una tuberia se inicia con el trazado grafico del levan- tamiento topografico (partiendo del estudio original del sistema) y termina cuan- do han sido disenadas en su forma final todos los segmentos de la tuberia (es de- cir, conducto principal, conductos efluentes, ramales y lineas de toma). Enton- ces se hacen copias en ozalid de los planos de diseno.

En este capitulo presentaremos normas y pautas para preparar los diagra- mas de la tuberia, ejemplos de disenos para las Iineas principales, ramales, lineas de recoleccion de la fuente (para sistemas de fuentes multiples), y un tramo que combina distintos diametros de tubos.

8.2 Diagramas de tuberia

La finalidad del trazado de un perfil iongitudinal es crear una imagen vi- sual, facil de entender de las elevaciones topograficas que existen a lo largo de la tuberia. Debido a que hay tanta informacion sobre ella contenida en un per- fil, es necesario que este sea cuidadosamente delineado, evitando el desorden y el descuido, que no sea dificil de leer, o que se presente incompleto.

Perfil grafico: El perfil se traza inicialmente sobre papel grafico milime- trado. La escala vertical debe ser de Icm = 5 m o de 1 cm = 10 m; la escala ho- rizontal 1 cm = 50 m o 1 cm = 100 m. Cada hoja debe contener un registro de titulos (como se ilustra en l a figura 8-1 y los ejes trazados como se ilustra en '8 figuras 8-2 y 8-4. El perfil, el registro de titulos, los ejes y l a ubicacion de c:rw xiones se marcan con tinta, pero las ubicaciones de los tanques y las LGH se

trabajan con lapiz hasta que sean correctamente disenados y solo entonces se marcan con tinta. Los disenos tienen que ser aprobados por e l ingeniero regional del DDL.

Dibujo del perfil: Cuando e l diseno de l a wberia ha sido terminado y apro- bado se debe dibujar sobre papel de delineado. Se deben usar boligrafos oscuros, marcadores de punta fina o lapiceros especiales para dibujo. Las palabras con le- tra de imprenta clara. Todos los tanques, tomas, puntos de limpieza, valvulas neumaticas, derivaciones, puntos estrategicos, etc., se deben rotular con su dis- tancia y su elevacion. Hay que indicar los caudales de las conexiones si es que no son de la medida estandar 0.225 LPS. Tambien hay que indicar longitud y dia- metros de los tubos.

Planos en ozalid: Cuando se ha terminado el delineado final, se puede sacar la copia ozalid del plano. Encima del papel de delinear hay que colocar una hoja de papel sensibilizado a l amoniaco ligeramente mas grande que e l papel de deli- near, y luego ambos se deben enrollar en una caja ligera de tubo fluorescente.

PROVINCIA: DEPARTAMENTO'.

TITULO DEL DIBUJO:

INVESTIGADO O LEVANTADO POR: FECHA: 1 DISEfiADO POR: IFECH A:

I

APROBADO POR: FECHA:

I

RENDIMIENTO POBLACION DE DISEmO: ADMISIBLE :

FECHA DE LA MEDICION: DEMANDA DIARIA:

I ESCALAS: WLIUONTAL: IW- V E R T E A L : 1 U -

FIGURA 8-1 REGISTRO DE TITULOS

Entonces el papel amoniaco se desliza dentro de otra caja hermetica donde que- da expuesto al vapor del amoniaco por unos cuantos minutos hasta "revelar" e l plano. El tamano de una hoja de plano debe ser aproximadamente igual al tamano del papel grafico (las hojas de tamano mas grande son dificiles de rnani- pular). El numero total de copias de cada plano lo determina e l DDL-, de mane- ra que se debe consultar al ingeniero regional.

LONGITUD DE TUBO (METROS)

f LEVACION DE LA fSTAClON IISTANCIA DE LA SECCION CALIBRE TUBO .QNGITUD

TODOS LOS TUBOS SON DE PAD CLASE 1 1 1 , EXCEPTO SI SE INDICA OTRA COSA

FIGURA 8.2 "PORCION DE DISEIUO MUESTRA MOSTRANDO EJES DEL PERFIL'

Vista general del plano y plano maestro: Ademas del diseno del perfil se debe hacer l a copia del plano general del sistema, donde se muestre el trazo en borrador del sistema y donde se indiquen los hitos que corresponden a la comu- nidad. Tiene tambien que hacerse un plano principal del sistema, mostrando los arreglos relativos a los tanques, valvulas de control, ramales, conexiones, etc. En la figura 8-3 se da un ejemplo.

Nota: Desde que se trabajaron estos ejemplos'de diseno, se han obtenido nuevas tablas de perdida de carga por friccion para tubos PAD. Estas nuevas ta- blas las ofrecemos ahora al final de este libro, Y no son aauellas a las aue nos re- . . ferimos en los siguientes ejemplos.

7 7

8.3 Ejemplo de diseno: Conducto principal

La figura 8-4 se usara como ejemplo de diseno de un conducto principal. El procedimiento basico para disenar una tuberia es dividirla en puntos estrategi- cos (usualmente tanques y conexiones). El segmento de tuberia que esta entre cada uno de estos puntos se llama tramo. Para cada tramo, determine l a cantidad deseada de caida a ser perdida, y la longitud de tuberia y, con estos datos deter- mine e l factor de perdida de caida deseado. Valiendose de la Tabla de Perdida de caida, seleccione el diametro del tubo que mas se aproxima el factor de fric- cion que se desea. Si no hay un diametro adecuado, entonces se pueden usar dos tubos diferentes en el tramo. El metodo para determinar la longitud de esa combinacion de tubos, se da en la seccion 8-6.

Al disenar la tuberia, el disenador puede comenzar desde la fuente y tra- zar su camino corriente abajo, o empezar desde el final y trazar su camino co- rriente arriba, tambien puede comenzar por ambos extremos y trazar hacia e l centro, dependiendo de su intuicion. Con experiencia ira intuyendo mejor donde tiene que empezar para conseguir buenos resultados. En este ejemplo, sin embargo, el trazado comenzara en la fuente y proseguira hacia aguas abajo.

Calculos para el reservorio:

Caudal limite de fuente = 1.40 LPS Demanda de 6 tomas a 225 LPS = 1.35 LPS

Por lo tanto, no se requiere tanque reservorio.

Analisis de presion preliminac

Este contiene un perfil-U principal, de manera que sera mejor empezar el examen alli. Si se usara tubo Clase III a todo lo largo del fondo del perfil-U, l a presion en l a tuberia excederia de 60 metros de caida antes que el caudal pue- da hacerlo retroceder fuera del perfil-U. Por consiguiente, el que hay que usar es e l tubo Clave IV, con un tanque limitador de presion ubicado 100 metros por encima del fondo de perfil-U. En consecuencia este tanque. estara ubicado a ML-600, elevacion de 900 metros. El tubo Clase IV tendra que comenzar a ML-870 (lo que esta a una elevacion de 60 metros por debajo del tanque inte rruptor) y trabaja hasta ML-1720.

Desde el tanque limitador de presion hasta la fuente hay 100 metros de altura. En este segmento podr.ia ser posible usar tubo de la Clase IV, pero en realidad es menos costoso instalar otro tanque limitador y usar el tubo de Cla- se III. De esta manera, se requerira otro tanque limitador a 60 metros mas abajo de l a fuente. Esto lo pondra justo aguas abajo de la toma No. 1 (por razones de conveniencia, ubiquemos e l tanque a 5 metros mas abajo de la toma, lo cual lo colocara en ML-400). Este serz el tanque limitador de presion No. 1 (TIP No. 11, y el otro siguiente en corriente descendiente sera el tanque interruptor de pre sion No. 2 (TIP No. 2).

FUENTE No. 1 FUENTE No'

RESERVORIO

CRUCE DE ARROY f.17-y 'TOMA

CAJA DE VALVULA

-- TEMPLO SHlVA

I PUES m TO POLICIAL

TANQUE DE RECOLECCION

FUENTE No. 1 IFUENTE No.2

8 RESERVOR 10

TOMA TOMA TOMA 140. 3. No. 2 No. l . U

CAJA DE VALVULA No. 4

, l . Todos los tubos son da PAD, clase 11 1, calibre en mm. 2. Todas las vhlvulas de control que se muestran son vAlvulas de cornpuecta, de calibr:~

de tubo correspondiente. 3. Vease disenos para detalles de tomas. tanque de recoleccion y caja de vhlvula.

FIGURA 8-3 VISTA DE PLANO Y PLANO MAESTRO DE SISTEMA

Habra otro tercer tanque limitador a 60 metros debajo del T IP No. 2, lo cual lo ubica en una elevacion de 840 mt., entre las tomas No. 2 y NO. 3.

El proximo tanque abajo que el tip No. 3, lo mas No. 3 y No. 4.

limitador (TIP No. 4) debera estar a 60 metros mas cual lo ubica en una altura de 780 mts., entre las to-

A partir del TIP No. 4, hay 80 metros de distancia vertical hasta la ultima toma, por lo cual se requerira otro tanque limitador, o tubo Clase IV. En este caso, es mas bien probable que se use tubo PAD de 20 mm. hasta alcanzar la Ult i - ma toma, y este tubo se suministra solamente en Clase IV. De Fnera que por e l momento, el disenador proseguira asumiendo que no se necesitara un tanque limitador de presion (esto debe sin embargo, ser muy bien verificado una vez que e l diseno total se ha completado).

Tenemos asi que los cuatro tanques limitadores de presion han sido tenta- tivamente ubicados como sigue:

TIP No. 1: ML-400, altura 950m TIP No. 2: ML-600, altura 900 m TIP No. 3: ML-2240, altura 840 m TIP No. 4: ML-2540, altura 780 m

y tubo Clase IV: ML-870 (elev. 840 m) - ML-1720 (altura 840 m). Ahora, la tuberia sera disenada, tramo por tramo, comenzando desde la

fuente.

Primer tramo (Fuente - toma No. 1 )

Caudal de diseno = 1.35 LPS (flujo por 6 tomas) Longitud de tuberias: 380 - O =380 metros 1000m (altura de LGH a fuente) -955m (altura de toma No. 1) -15m (caida residual deseada toma No. 1)

30m PERDIDA DE CAlDA (FRICCION) DESEADA

Perdida de caida deseada = (30/380) x 100o/o = 7.890/0 (factor perdida tramo de tuber ia de carga por

friccion desea- da)

Al consultar la Tabla de Perdida de caida por friccion PAD (al final de este manual) vemos que, para un caudal de 1.35 LPS, el factor de perdida de caida de un tubo PAD de 32mm es demasiado elevado (1 8.1 50/0) mientras que el del tu-

bo PAD de 50mm es demasiada bajo (2.08010). De esta manera, una combina- cion de ambos diametros de tubo es lo que se necesita para producir exactamen- t e l a perdida de caida deseada. Los C ~ ~ C U ~ O S * nos indican que se necesitan las siguientes longitudes:

243 m de PAD 50mm. a 2.08010 crea 5m. de perdida de caida 137m de PAD 32mm. a 18.15010 crea 25m. de perdida de caida

30m. Total perdida de carga

Elev. de LGH a toma No. 1 =970 m

Segundo tramo (toma No. 1 - TIP No. 1 )

Caudal de diseno = 1.125 LPS (caudal por 5 tomas) Longitud de tuberia: 400 - 380 = 20 metros

970m (altura de LGH toma No. 1) -950m (altura de TIP No. 1) -10rn (caida residual deseada TIP No. 1)

10m. PERDIDA DE CAIDA FRlCClONAL DESEAGA

10120 x IOOoIo = 50010 (factor perdida de caida friccional deseada)

Al consultar l a tabla de perdidas de caida, vemos que no se da factor al- guno para este caudal en e l tubo PAD de 20mm (porque la velocidad podria ser demasiado alta). Por lo tanto, no hay eleccion posible. Usese solamente el tubo PAD de 32mm.

20m. de PAD 32mm. 12.6010 crea 3m. de perdida de caida Caida residual real = 17m. (aceptable)

El TIP No. 1 se debe construir con una valvula de globo en l a descarga, re- gulada de tal manera que permite exactamente un caudal de 1.125 LPS. Por ra- zon de conveniencia, se puede instalar en la salida del tanque una valvula de com- puerta, permitiendo que la tuberia de aguas abajo se cierre sin cortar el caudal de la toma No. 1.

La LGH esta ahora al nivel de la superficie del agua en e l tanque con una altura de 950m.

Tercer tramo (TR No. 1 - TR No. 2)

Caudal de diseno = 1.1 25 LPS Longitud de tuberia: 600 - 400=20Gm

* VBase la Seccibn 8-5 para tener un ejemplo de calculo de combinacibn de tubos.

Ya que no hay conexiones a lo largo de este tramo, no hay razon por la cual el tubo fluya completamente lleno. Seleccionar e l tamano mas pequefio que permitira pasar al caudal que ha sido disenado.

350m. (a!tura de LGH B I No. 1) -900m. (altura de TIP No. 2)

Om. (CR a TIP No. 2 deseado)

50m. PERDIDA DE CAIDA MAXIMA PERMITIDA

501200 x 100oIo = 25010 factor de friccion maximo permitido

El tubo mas pequeno es el de 32mm PAD que tiene un fa&or de friccion menor que 25010; por lo tanto, esta es la medida de tubo que se debe usar. Ya que no hay necesidad de mantener presion en [a tuberia, el tubo puede descar- gar libremente dentro del TIP No. 2. La gravedad drenara e l conducto mas rapi- do de lo que lo llena, asi no fluira completamente.

, Cuarto tramo (TIP No. 2 - toma No, 2)

Caudal de diseno = 1.125 LPS Longitud de tuberia: 1980 - 600 = 1380m. (incluyendo

850m de la Clase IV) 900m (aitura de LGH TIP No. 2)

-872m (altura de toma No. 2) -7m (minima CR deseada a toma No. 2 )

21m PERDIDA DE CAIDA MAXIMA DESEADA

2 l/ l38O x 100o/o = 1.52010 factor de friccion deseado

Este tramo requerira un tubo de 530m de Clase III y otro tubo de 850m de Clase IV. Una vez mas, es necesaria una combinacion de diametros de tubos. El tubo PAD de 50mm Clase III, sera usado para la longitud total de la Clase III:

530m de 50mm PAD a 1.4010 crea 7m de perdida de caida (Por lo tanto solo queda 14m de perdida de caida admisible) La combinacion apropiada de tubos de Clase IV es:

567 m de PAD 50mm a 2.120/0 crean 12m de perdida de caida 283m de PAD 63mm a 0.700/0 crean 2m de caida -

14m de perdida de caida total

De esta manera el arreglo para l a extension completa del tubo es:

270m de tubo PAD de Clase III, 50mm 567m de tubo PAD de Clase IV, 50mm

283m de tubo PAD de Clase IV, 63mm 260m de tubo PAD de Clase I 1 1, 50mm Altura de LGH en toma No. 2 = 879111.

Hay un punto de limpieza en el fondo del perfil-U, puesto que es un punto bajo principal en el sistema, y no hay un tanque reservorio que permita que ocu- rra la sedimentacion. La presencia de un punto de limpieza no afecta el perfil hidraulico del sistema (excepto cuando e l punto esta abierto).

Quinto tramo (toma No. 2 - TIP No; 3)

Caudal de diseno = 0.90 LPS (caudal para 4 tomas) Longitud de tuber ia: 2240 - 1980 = 260m

879m (altura de LGH en toma No. 2) -840m (altura en TIP No. 3) -1Om (CRenTRNo.3deseada)

29m PERDIDA DE CAlDA DESEADA 291260 x 100oIo = 11.20/0 factor de friccion deseado

La iinica medida de tubo PAD que da un factor de friccion cercano, es 32mm.

260m de PAD de 32mm a 8.9010 crean 23m de perdida de caida Caida residual presente = 16m (aceptable)

El TIP No. 3 debe tener una valvula de globo en la descarga, de ma- nera que se consiga e i caudal deseado exacto de 0.9 LPS. Se puede insta- lar una valvula de compuerta en l a salida para cortar e l flujo de aguas abajo sin afectar !as tomas que estan aguas arriba.

Altura de LGH a TIP No. 3 = 840m

Sexto tramo (torna No. 3 - TIP No. 31

Caudai de diseno: 0.90 LPS Longitud de tubo: 2330 = 2240 = 90rn

840 m (alt. de LGH en TIP No. 3) -828 m (alt. de toma No. 3)

-7 m,(CR minima permisible en toma No. 3) - 5 m PERDIDA DE CAIDA MAXIMA PERMISIBLE

5/90 x 100olo = 5.56010 factor For friccion maximo permisible

Para este flujo se debe usar tubo PAD de 50mm: 90m de PAD 50mm a 0.99010 crean 1 metro de perdida de caida

Caida residual real = 1 l m (aceptable) 'Altura de LGH en toma No. 3 = 839m

Septimo tramo (toma No. 3 - TIP No. 4)

Caudal de diseno: 0.675 LPS (caudal para 3 llaves) Tramo de tuberia: 2540 - 2330 = 21 0m 839m (alt. LGH en toma No. 3)

-780m (alt. de TIP No. 4) -lOm (CR en TIP No. 4 deseada) -

49m PERDIDA DE CAIDA DESEADA

491210 x IOOo/o = 23.330/0 factor de friccion deseado.

Nuevamente, no hay eleccion sino el uso de PAD de 32mm

210 m de PAD de32mm a 5.3010 crean 1 l m de perdida de caida. Caida residual real = 48m (aceptable)

Esta caida residual se esta acercando mas al limite maximo permisible de S6 metros. Las caidas residuales altas aumentan e l desgaste y malogran las valvu- las de control, reduciendo su tiempo de vida y requiriendo reemplazos mas fre- ', cuentes.

Alt. de LGH en TIP No. 4 = 780rn

Octavo tramo (TIP No. 4 - torna No. 4)

Caudal de diseno: 0.675 LPS Longitud de tubo: 2740 - 2540 = 200m

780m (alt. de LGH en TIP No. 4) -744m (alt. de toma No. 4) -15m (CR en toma No. 4 deseada) -

21m PERDIDA DE CAIDA DESEADA

211200 x 100o/o = 10.5010 factor de friccion deseado

Nuevamente, no hay eleccion alguna sino solamente PAD de 32 mm. 200 mts. de PADde 32mm a 5.3010. crean 1 ?m de perdida de caida Caida residual real =25 m (aceptable)

Alt. de LGH en toma No. 4 = 769 m

Noveno tramo (toma No. 4 - toma No. 5)

Caudal de diseno: 0.45 LPS Longitud de tuberia: 2860 -- 2740= 120m

769m ialt. de I G H en toma No. 4) -726m (alt. de toma No. 51 -1 5m (CR en toma No. 5 deseada)

26m PERDIDA DE CAIDA DESEADA

2811 20 x 100oIo = 23.33010 factor de friccion deseado

Se tiene que usar una combinacion de diametros de tubo PAD de 32 mm y 20mm:

67m de PAD de 20mm a 413010, crean 27m de perdida de caida 53m de PAD de 32mm a 2.56010, crean I m de pirdida de caida

Caida residual real = 15m !Perfecto! Alt. de LGH en toma No. 5 = 741 m

Decimo tramo (toma No. 5 - toma No, 6)

Caudal de disefio: 0.225 LPS Longitud de tuberia: 3280 - 2860= 420m

741m (alt. de LGH en toma No. 5) -700m (alt. de toma No. 5) -1 51-17 (CR en toma No. 6 deseada)

26m (PERDIDA DE CAlDA DESEADA

261420 x 100o/o = 6.2010 factor de friccion deseada

Se necesita una combinacion de PAD de 32mm y de 20mm: 21 8m de PAD de 32mm a 0.78010, crean 2m de perdida de caida. 202m de PAD de 20mm a 12.0010, crean 24m de perdida,de caida.

Caida residual real = 15m !perfecto!

En este ultimo tramo se puede ver en e l perfil que la parte final de 16m de tubo PAD de 23mm. quedara expuesta a una presion estatica mayor que 60m. Sin embargo, l a presion estatica maxima de este tubo seria solo de apro- ximadamente 66m, lo cual es una cantidad tolerable. Aun asi, el disenador puede usar solo PAD de 32mm Clase IV, parcial o totalmente en este tramo, o instalar otro tanque interruptor de presion. Si el disenador no tiene seguridad debe con- sultar con el ingeniero regional DDL.

Verificacion final:

Una vez que el disenador haya terminado, tentativamente, de seleccionar todos los diametros de tubos, debera volver al diseno para verificar que no haya ningun punto en el que las presiones que estan debajo de las condiciones estati- cas sean excesivas. Cuando haya hecho esto, marcara con tinta las ubicaciones

definitivas de la LGH y de los tanques, consiguiendo luego que el diseno sea aprobado por e l ingeniero regional DDL.

8.4 Ejemplo de diseno: Ramal

La figura 8-5 ilustra un perfil de ejemplo de un ramal con dos tomas (sin relacion con el ejemplo de diseno de la figura 8-4). En este ejemplo, el conducto principal ya ha sido disenado, de manera que se conoce ya la presion residual del ramal, como tambien e l nivel estatico.

RAMAL C -0NGITUD DE TUBO ( M ) .

FIGURA 8-5 EJEMPLO DE DISENO: RAMAL

Ramal "C". Primer tramo (punto B' - to.ma No. 8)

Caudal de diseno: 0.45 LPS (flujo para dos tomas) Longitud de tuberia: 72 -- O = 72 metros

$39m (alt. de LGH en punto B') -81 1m (alt. de toma No. 8) -15m (CR en toma No. 8 deseada)

13 mts. PERDIDA DE CAlDA DESEADA

13/72 x 1000/o = 18.10/0 factor de friccian deseado

Se necesita una combinacion de tubos PAD de 32mm y 20mm:

42m de PAD de 32mm a 2.56010 crean l m de perdida de caida 30m de PAD de 20mm a 40010, crean 12m de perdida de caida

Caida residual real = 15m iperfecto! Alt. de LGH = 826m

Ramal "'C". Segundo tramo (toma No. 8 - toma No. 9)

Caudal de diseno: 0.225 LPS Longitud de tuberia: 220 - 72 = 148m

826m talt. de LGH en toma No. 8) -777m (alt. de toma No. 9) -1 5m (CR en toma No. 9 deseada) -

34m PERDIDA DE CAlDA DESEADA

341148 x 100010 = 23.00/0 factor de friccibn deseado La unica eleccibn posible es PAD de 20mm: 148m de PAD de 20mm a 12010, crean 18m de perdida de caida

Caida residual real = 31m (aceptable)

La comprobacion final de la presion para condiciones estaticas indican que ninguna presion excede los rangos de presion de los tubos. Si ta l cosa llegara a presentar, se tendria que trasladar el tanque limitador de presion No. 2 hacia abajo del conducto principal (y de esta manera habria que disefiar nuevamente el conducto principal) o habria que instalar un tanque limitador de presion a lo largo del ramal mismo.

8.5 Ejemplo de diseno: Conductos de recoleccion

No es, poco comun tener un sistema en el cual se deben combinar varias fuentes de abastecimiento pequenas para obtener un caudal con rendimiento ad- misible suficiente. En estos casos resulta mas facil juntar cada fuente individual en un punto de recoleccion comun o en un tanque de sedimentacion. Este tan- que, actua naturalmente como un punto limitador de presion y la LGH tendria que ser trazada como tal. Si las fuentes estuviesen a distintos niveles, no habria problema de interferencia hidraulica entre las fuentes.

Sin embargo, no siempre es posible instalar t a l lirnitador de presion. En tates casos las fuentes de abastecimientos se juntan en forma directa al conducto principal, ta l como se ilustra a continuacion en la figura 8-6.

Con este tipo de union, s i las fuentes estan en diferentes niveles es posible que la presion de una de ellas interfiera con el flujo de la otra.

CARGA RESIDUAL EN EMPALME

PUNTO DE EMPALME (NO HAY TANQUE PARA

LIMITAR PRESION)

FIGURA 8-6 EJEMPLO DE DISENO: LINEAS DE RECOLECCION

El principio de unir correctamente las fuentes en un punto comun, esta en darse cuenta que el caudal que proviene de cada fuente sera tal que habra so- lamente una presion residual posible en la union. Por ello es necesario disenar los conductos de abastecimiento de manera que todos ellos converjan en una presion residual comun en la union.

Procedimiento: Trace la LGH partiendo de una fuente unica hasta la union. Luego seleccione los otros diametros de tubo de las otras fuentes, de ma- nera que, para obtener el caudal deseado que debera salir de cada fuente, todas las LGH intercepten la LGH de la primera fuente: esto es, que todas ellas tengan una presion residual igual. A partir de dicho punto, continue trazando la LGH para el conducto principal usando el total de caudales.

8.6 Ejemplo de diseno: Combinacion de calibre de tubo

Cuando se disene una seccion de tuberia, puede no haber un calibre unico de tubo disponible que de el factor perdida de caida por friccion deseado. En este caso se usara una combinacion de calibres de tubo: Un tubo que sea "de- masiado pequeno" y uno que sea "demasiado grande". Las longitudes de cada

tubo deben ser suficientes como pira que la suma de las perdidas de caida de cada uno sea igual a la perdida de caida total deseada. Vease l a figura 8-7.

DECLIVE DE FRlCClON DE TUBO MAS GRANDE i

1 (PERDIDP DE CARG,

p DESEAD4 METROS)

FIGURA 8-7

EJEMPLO DE DISENO: COMBlNAClON DE CALIBRE DE TUBO

Considerando que la longitud total de la tuberia, e l caudal de diseno y las perdidas de caida deseadas, son todos conocidos, los tramos de los dos diame- tros de tubo se pueden determinar mediante la siguiente ecuacion:

X = fOOH - (FI x L l Donde: H = perdida de caida deseada (m) Fs - FI L = longitud total de tuberia (m1

X = longitud de la tuberia de calibre pequeno (m)

FI = factor de friccion del tubo de calibre gran- de P/o1

Fs= factor de friccion del tubo de calibre pe- queno (010)

Cuando se ha calculado el tramo de tubo de calibre mas pequeno, se sustrae entonces de la longitud total del tubo para determinar la longitud del tubo de ca libre mas grande. Ver apendice tecnico C que trata l a deduccion de la formula arriba mencionada.

8.7 Ejemplo de diseno: Presion residual excesiva

Puede haber un sistema donde la presion residual en el punto de descarga sea excesivamente alta (es decir, mayor de 56m). Esto puede particularmente i c e - der en los puntos de toma ubicados en posiciones tales como las que se ilustran en la figura 8-8.

NTOS DONDE LA CAR ESIDUAL PARA ESTAS AE ES INACEPTABLEM

I FIGURA 8 8 EJEMPLOS DE CARGAS RESIDUA-LES ALTAS EN TOI'dAs

En tales casos es posible instalar un dispositivo que pueda crear perdidas de friccion altas en solamente un tramo corto & l a tuberia. Esta clase de dikisor de friccion se puede fabricar en campo con facilidad, usando tubo PAD y acopla- mientos. En l a siguiente pagina se muestra un diseno.

PAD 20 MM7 -c;-PAD 50MM @ 5CM TPAD 32 M M (a 1OCM

IRIFICIO FUNDIDO A TRAVES CASQUILLO DE EXTREMO PAD 32MM

[E CASQUILLO DE EXTREMO ,---f'AD 20MM88CM ON UN CLAVO CALIENTE

PERDIDA DE CAJA APROXIMADA DONDE H = PERDIDA DE CARGA IM)

9 = FLUJO (LPS)

FIGURA 8-9 DIFUSOR DE FRlCCiON

El orificio en la capsula exlre- ma se hace usando un clava caliente de 3". Para un caudal de 0.225 LPS este difusor creara aproximadamen- t e 20-25 metros de perdida de cai- da. Agregandole mas huecos dismi- nuye la perdida de carga; s i la perdi- da de carga de un difusor unico no es suficiente, agreguese un segundo difusor. La seccion del tubo debe ser de PAD Clase I V en los casos en que e! difusor v a a estar someti- do a una presion estatica superior a 60m de carga.

E l difusor se instala justo aguas ar i iba de l a conexion, tal coino se ve en la figura 8-10:

VEase el apendice tecnico D para los detalles de como calcular las perdidas de caida a traves de un orificio, para disenar difusores de friccion similares.

8.8 Procedimiento tabulado

En la figura 8-1 1 se ilustra un formato para procedimiento tabulado desa- rrollado por DDL para organizar el diseno de una tuberia. El formato que pre- sentamos ayudara a que no se confundan las dfiferentes numeros y permitira uria planificacion precisa de l a tuberia en cada tramo.

Sin embargo, este procedimiento no esta libre de falla. Es necesario tra- zar las LGH sobre el perfil grafico, para determinar que las presiones y las presio- nes residuales estan dentro de los limites permisibles en todos los puntos en la extension.

FIGURA 8-1 1 EJEMPLU DE DISENO TABULADO