GRADIENTE HIDRAULICO

Línea de gradiente hidráulico

GRADIENTE HIDRAULICO

A la línea que resulta de unir las elevaciones a las que sube el líquido en una serie de piezómetros instalados a lo largo de la tubería se le denomina línea piezométrica o línea de gradiente hidráulica. Si en cada sección se adiciona a la cota piezométrica el valor correspondiente a la energía de velocidad se obtiene la línea de energía. En el movimiento uniforme la línea de energía y la línea piezométrica son paralelas. El gradiente hidráulico (i) se define como la pérdida de energía experimentada por unidad de longitud recorrida por el agua; es decir, representa la pérdida o cambio de potencial hidráulico por unidad de longitud, medida en el sentido del flujo de agua. i = Ah/l

Donde: i: Gradiente hidráulico (adimensional). Ah: Diferencia de potencial entre dos puntos del acuífero (ht1-ht2). l: Distancia en la dirección del flujo entre estos dos puntos.

Con respecto a la línea de gradiente o piezometrica conviene ordenar los siguientes conceptos: 

La línea de gradiente indica por medio de su altura sobre el eje de la tubería la presión en



cualquier punto de ella. En una tubería, o en tuberías de igual rugosidad y diámetro, cuanto mayor es la pendiente



o inclinación de la línea de gradiente tanto mayor será la velocidad del fluido. La línea de gradiente hidráulica indica por su descenso vertical la energía perdida entre



dos secciones (para el movimiento uniforme) La gradiente hidráulica es recta para tuberías rectas de sección transversal constante y para tuberías cuya longitud sea aproximadamente igual a la línea que une sus extremos.

La línea de energía siempre desciende en la dirección del escurrimiento, salvo que se coloque una bomba. La línea de gradiente hidráulica no siempre desciende en la dirección del escurrimiento. La línea de energía y la de gradiente coinciden con la superficie libre para un líquido en reposo. Tal sería el caso de un estanque.

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Línea de gradiente hidráulico

ADUCCION DEL AGUA Es la conducción o transporte de agua desde la obra de toma hasta la planta de tratamiento, tanque de regulación, o directamente a la red, ya sea por tubería, canal o túnel. Capacidad Cuando el sistema incluya tanque de regulación o planta de tratamiento, la capacidad de la aducción en el punto de entrega, deberá ser por lo menos igual al consumo máximo diario. Si no se cuenta con tanque de regulación y/o planta de tratamiento, la capacidad deberá ser igual al caudal máximo horario, previo análisis técnico-económico. Trazado En la selección del trazado de la aducción, se debe considerar además del análisis económico, caudal y vida útil, los siguientes factores: a) Que en lo posible la conducción sea cerrada y a presión. b) Que el trazado de la línea sea lo más directo posible de la fuente a la red de distribución. c) Que la línea de conducción evite tramos extremadamente difíciles o inaccesibles d) Que la línea de conducción esté siempre por debajo de la línea piezométrica más desfavorable, a fin de evitar zonas de depresión que representan un peligro de aplastamiento de la tubería y posibilidad de cavitación. e) Evitar presiones excesivas que afecten la seguridad de la conducción. f) Que la línea evite zonas de deslizamiento e inundaciones. g) Evitar tramos de pendiente y contrapendiente, los que pueden causar bloqueos de aire en la línea. Analizando el punto (d) en la figura 5.4 muestra una conducción mal trazada, que tendrá presión negativa (vacío) en los lugares que se encuentran sobre la línea piezométrica. Evidentemente, en los puntos C y D, en donde a línea piezométrica corta a la tubería, la carga de presión se iguala a la atmosférica. Si la velocidad del agua no es suficientemente grande, en el

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Línea de gradiente hidráulico punto E se desprenderá el aire que lleva siempre disuelto el agua. Este aire modificará la línea piezométrica y si suponemos que llega a adquirir la presión atmosférica, la nueva línea piezométrica pasará de la posición HF a la HE. Como el caudal que circula por toda la tubería es el mismo, la línea piezométrica en su parte inferior tendrá que ser paralela a HE, (GB) y por tanto, la tubería entre E y G estará sometida a la presión atmosférica y no trabajará a sección llena.

Aunque se puede dar solución a este problema colocando en E una bomba de vacío para extraer el aire y mantener el grado de vacío existente, será preferible evitarlo buscando mejores trazos de la línea de conducción, siempre que esto sea posible. Las tuberías que pasan sobre la línea piezométrica reciben el nombre de sifones. Velocidades De Diseño En tuberías de impulsión la velocidad no excederá de 2m/s. Cuando existan alturas de carga elevada se utilizarán las siguientes velocidades máximas: TUBERIAS DE:

Velocidad máxima Permisible (m/s)

Concreto simple hasta 0.45 m de diámetro

3.0

Concreto reforzado de 0.60 m de diám. O mayor

3.5

Asbesto - Cemento

5.0

Acero galvanizado

5.0

Acero sin revestimiento

5.0

Acero con revestimiento

5.0

Polietileno de alta densidad

5.0

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Línea de gradiente hidráulico PVC (Policloruro de vinilo)

5.0

A objeto de mitigar los efectos por golpe de ariete, y en general cuando sea inminente, se recomienda que las velocidades máximas no superen el rango de 1.2m/s a1.5m/s. La velocidad mínima podrá ser determinada en función a las condiciones de autolimpieza, calidad del agua, etc. Profundidad de instalación En cualquier caso la profundidad mínima para el tendido de la línea de aducción será igual o mayor a 0.60m, medida sobre la clave. En áreas de cultivo y cruces de caminos, las líneas FF.CC. o aeropuertos, la profundidad mínima será de 1.0m, salvo que sean diseñados sistemas de protección Ubicación de válvulas En los puntos altos y bajos de la línea de aducción mediante tubería a presión es necesario ubicar respectivamente válvulas de purga de aire y de limpieza. Cada válvula deberá estar protegida con una cámara de inspección accesible dotada de sistema de drenaje. La instalación de válvulas de purga de aire, se podrá evitar siempre y cuando haya un reservorio instalado en una cota de elevación más baja que los probables sitios de bolsones de aire y que estos se encuentren por lo menos diez metros por debajo del nivel estático.

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