Redes de Abastecimiento de Agua: Componentes y Conceptos

Elementos Clave de la Red

Ventosa

Es un dispositivo que se encarga del vaciado y el llenado de aire en la red. Se compone de una bola de madera forrada hecha de caucho que se encaja en la válvula de salida impidiendo la entrada de aire o el vaciado de la red. Si por reparaciones se quiere vaciar la red, esta válvula será la encargada de permitir la entrada de aire a la red. También se encarga de purgar el aire en la conducción y llenarla de aire para poder vaciar la red en caso de mantenimiento.

Depósitos de Reserva, Compensación y Regulación de Presión

• De Reserva: Suelen estar en terrenos elevados. Están encargados de mantener en las proximidades de los centros de consumo una reserva de agua para corregir cualquier eventualidad que pueda generarse. Debe ser suficiente para abastecer al menos 24 horas.
• De Compensación: Su misión es la de compensar las subidas de consumo. Este depósito soltará agua a la red durante el día y se llenará por las noches debido a la bajada de consumo a esas horas.
• De Regulación de Presión: Se encargan de regular la presión en la red garantizando la presión óptima para cada punto para garantizar su correcto funcionamiento. Se usa en terrenos con grandes desniveles.

Boca de Incendio o Hidrante

Pueden ser de 2 tipos: subterráneo o columna.

• Subterráneos: Son similares a las bocas de riego pero con diámetros mayores. Son muy discretas y no son afectadas por elementos exteriores. Pueden ser de 50-70 mm en tipo boca y de 70-100 mm en las tipo válvula.
• De Columna: Son hidrantes, con superficie provista de varias bocas. Debe protegerse con una carcasa. Sus salidas pueden ser de 1×70+2×45 y de 1×100+2×70.

Puntos de Toma de Agua y Elementos Complementarios

Son los puntos de suministro de agua. Está formado por las bocas de riego, bocas de incendio, fuentes públicas y válvulas de acometida.

• Bocas de Riego: Los diámetros comerciales son: 30, 40, 45, 50, 60 y 75 mm. En las calles se deben disponer cada 30 m de longitud.
• Válvula o Llave de Paso: Se encargan de cortar la circulación del agua. Se usan dos tipos, de compuerta y de mariposa, aparte de las de desagüe.
  • Válvula de Compuerta: Se utilizan en diámetros inferiores a los 250 ó 300 mm, trabajando a presiones inferiores a 60 m c.d.a.
  • Válvula de Mariposa: Se utilizan en diámetros superiores a 300 mm con presiones superiores a 10 kg/cm².
  • Llave de Paso con Desagüe: Se coloca en los puntos bajos de la red y tendrá un desagüe para vaciar las partes bajas del sector y evitar sedimentaciones.
• Válvula Reductora de Presión: Tiene como objetivo regular la presión del agua a partir de ella. Tiene como objetivo mantener la presión prefijada aguas abajo, reduciéndola con respecto a la presión aguas arriba. La reducción puede regularse desde un máximo de 20 kg/cm² de la presión de entrada, hasta valores 6 kg/cm² a la salida.
• Estación de Bombeo o Grupo Hidroneumático: Su misión es la de bombear agua en zonas en la que la captación de agua está en una cota muy baja lo que impide que llegue con la presión de suministro. Se coloca en las zonas de la red donde la cota de captación del agua es baja, o en tramos determinados que se encuentran a una presión que resulta inferior a la del punto final de tramo.

Tipos de Redes de Distribución

Red Mallada

• Ventajas:
  • Libertad en la circulación del agua.
  • Mejor reparto de la presión.
  • Mayor seguridad en el servicio cuando se produce una avería.
  • Imposibilidad de estancamiento del agua.
• Inconvenientes:
  • Requiere un cálculo más complejo.
  • Mayor costo de instalación y mantenimiento.
  • Mayor longitud de conducciones.
• Condicionantes:
  • La separación máxima entre los lados opuestos de una malla será de 900 m y la mínima de 250 m.
  • La superficie máxima de una malla será de 30 ha y la mínima de 9 ha.
  • Cada malla abastecerá un máximo de 1.500 viviendas y un mínimo de 500.
  • Los distribuidores estarán conectados entre sí y/o a las arterias.
  • La longitud de los distribuidores ciegos no será mayor de 300 m, ni podrá abastecer a más de 200 personas.

Red Ramificada

• Ventajas:
  • Sencillez de cálculo y de instalación.
  • Economía de instalación y mantenimiento.
• Inconvenientes:
  • Una rotura corta el suministro de toda o parte de la red.
  • El agua tiene mayor tiempo de permanencia en los extremos.
  • Necesita de diámetros mayores.
  • Circulación del agua en un solo sentido.
  • Mal reparto de las presiones.
• Condicionantes:
  • Se utilizará en núcleos residenciales de 1000 habitantes como máximo y configuración urbana lineal.
  • La arteria tendrá longitud máxima de 1000 m y los distribuidores de 300 m.

Estructura de la Red de Distribución

• Arterias: Conducen el agua desde la conducción de alimentación hasta los distribuidores. Su función principal es de conducción y en general no se conectarán a ellas ramales de acometida.
• Distribuidores: Conectados a las arterias, conducen el agua desde éstas hasta los ramales de acometida.
• Ramales de Acometida: Conectados a los distribuidores, conducen el agua hasta las arquetas de acometida. En calles con una sola conducción, se limitará el número de ramales de acometida que crucen la calle al máximo. Cada ramal de acometida abastecerá a un máximo de 100 viviendas y no servirá a más de dos arquetas de acometida.

Tuberías en Redes de Agua

Condiciones que Deben Cumplir las Tuberías

• La superficie interior debe ser lisa.
• Los espesores deben ser regulares y uniformes en todo el tramo del tubo.
• Deben ser totalmente impermeables.
• Los materiales que integran los tubos deben ser duraderos y resistentes a la corrosión.
• Las juntas de unión de cada tramo deben ser estancas y sus materiales duraderos.
• Las piezas especiales de cada tubo serán de las mismas características que los tramos rectos de los tubos.
• Todos los elementos de la tubería deben llevar las marcas distintivas siguientes: marca de fábrica, diámetro nominal, presión de trabajo, y la identificación de serie.
• El coeficiente de seguridad a rotura por presión hidráulica interior mínimo será de 4.

Tipos de Tuberías

• Fundición: Su superficie interior estará protegida con mortero de cemento contra la corrosión o el ataque de aguas agresivas y exteriormente con cinc electrolítico o productos bituminosos. En terrenos o aguas freáticas muy agresivas pueden instalarse fundas de polietileno para aislar la tubería. Las piezas especiales serán de fundición y estancas. Las uniones normalmente son de enchufe o embridada. Con extremos lisos se utiliza la unión tipo Gibault.
• Acero: Se utilizan para grandes conducciones de agua, en aprovechamientos hidroeléctricos, así como para sifones invertidos. Son más ligeros que los de fundición. Los tubos de acero son susceptibles de ser soldados, lo que permite longitudes de hasta 16 m.
• Fibrocemento: Este tipo de tuberías ha venido a sustituir a las de amianto-cemento, ya que se ha prohibido la utilización de amianto en cualquier tipo de material dada su alta toxicidad en la combustión.
• Hormigón: Se utilizan en abastecimiento a presión y para grandes secciones. A presión son de hormigón armado o pretensado. Las juntas de los tubos pueden ser elásticas con aros de goma o rígidas, por soldadura, con recubrimiento posterior de mortero u hormigón armado (tipo Bonna). Las piezas especiales se fabrican en el mismo material.
• Policloruro de Vinilo (P.V.C.): Según la cantidad de plastificante se diferencian en PVC plastificado o los de PVC duro o rígido, siendo estos últimos los utilizados para tuberías.
• Polietileno:
  • Baja densidad (PE-BD).
  • Alta densidad (PE-AD).

Conceptos Hidráulicos Fundamentales

Golpe de Ariete

Fuerzas destructivas que se crean, y que son debidas a un aumento considerable e instantáneo de la presión en una tubería por la que circula un líquido a una cierta velocidad cuando se cierra rápidamente el paso del líquido. Esto provoca una onda de presión que se desplaza en el sentido contrario de la corriente buscando conductos con unas dimensiones mayores, produce ruidos y vibraciones. Esto causa una deformación en los conductos que puede llegar a destruirlos.

Presión

Empuje que ejerce el agua sobre la pared del tubo o depósito que la contiene y se expresa en kilogramos por centímetro cuadrado (kg/cm²), atmósferas (atm) o metros por columna de agua (m c.d.a.).

Pérdida de Carga

Desde que el agua sale de la estación de potabilización o del depósito de distribución, hasta que llega a la acometida, se producen unas variaciones del régimen de circulación. Esto produce una pérdida de carga.

Altura o Carga Piezométrica

Si a las paredes de un tubo por el que circula agua a presión se aplican tubos piezométricos verticales, el agua se elevará en cada uno de ellos a una altura piezométrica determinada.

Caudal

Para conseguir la circulación del agua por una tubería circular, es necesaria la existencia de una cantidad de líquido en movimiento por unidad de tiempo.

Velocidad

Los valores máximos y mínimos de las velocidades de circulación del agua por el interior de una tubería deben limitarse:

• Velocidad mínima: 0,5 m/seg.
• Velocidad máxima: 2 m/seg., para ø entre 300 y 800 mm.
• Velocidad máxima: 2,5 m/seg., para ø > 800 mm.

Presión Máxima en la Red

La presión estática en la red de distribución no debe sobrepasar los 6 kg/cm².

Instalación: Separación entre Servicios

Separaciones horizontales (H) y verticales (V) mínimas recomendadas entre conducciones:

• Alcantarillado: H 60 cm, V 50 cm.
• Gas: H 50 cm, V 50 cm.
• Electricidad – Alta Tensión: H 30 cm, V 30 cm.
• Electricidad – Baja Tensión: H 20 cm, V 20 cm.
• Telefonía: H 30 cm, V –.

Esquema de la Red de Distribución Eléctrica

La energía eléctrica se distribuye a través de una red compleja:

• Central Generadora (3-36 kV)
• Estación Elevadora (110-380 kV)
• Red de Transporte (110-380 kV)
• Subestación de Transformación
• Red de Reparto (25-132 kV)
• Estación Transformadora de Distribución
• Red de Distribución en Media Tensión (3-30 kV) – Cliente industrial
• Centro de Transformación (125-220 V) – Cliente residencial

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