HIDRÁULICA URBANA I

INTRODUCCIÓN

La instalación de tuberías para el abastecimiento, de riego, saneamiento básico

debe ser planificada y realizada con gran efectividad, debido a que en grandes
proyectos una falla nos conllevaría a grandes pérdidas en todo sentido por lo que
en este documento se analizara la importancia de los anclajes que son muy
necesarios para soportar la presión que lleva el agua.

Por lo que la tubería podría verse afectada, se analizara el anclaje con las
respectivas funciones que cumple para que una red de tubería no tenga
inconvenientes durante su vida útil a partir de su construcción.

Sin lugar a duda las tuberías a cielo abierto son las que más necesitarían anclajes de un
material netamente duro, que en este caso es de hormigón siendo este material nuestro
punto de estudio, debido a que el hormigón es el tipo de material más utilizado para anclajes
por sus propiedades y facilidad de construcción.

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OBJETIVOS:
OBJETIVO GENERAL

Caracterizar el concepto, funcionamiento, importancia de los Anclajes Hidráulicos

en tuberías.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Determinar los parámetros característicos de los Anclajes y sus valores esperados.

Evaluar los parámetros característicos de los anclajes hidráulicos en tuberías.

ANCLAJES

El anclaje es la técnica más frecuentemente utilizada para soportar los esfuerzos de

empuje hidráulico de una tubería con presión. Se pueden diseñar diferentes tipos
de anclajes dependiendo de la configuración de la tubería, la resistencia y el tipo de
suelo, y la presencia o ausencia de la capa freática. El anclaje soporta los esfuerzos
debidos al empuje hidráulico por medio de dos fuerzas:

- El rozamiento con el suelo

- El apoyo en el terreno

En la práctica los anclajes se calculan teniendo en cuenta ambas fuerzas, pero si

se desea estar más hacia el lado de la seguridad se puede suponer que el apoyo
en el terreno no colabora, lo que llevará a anclajes de mayores dimensiones.
En los cambios de alineación vertical u horizontal se generan esfuerzos que deben
ser absorbidos por los anclajes, los cuales pueden ser de concreto ciclópeos o
armados.

En conducciones enterradas que trabajan a presión y sobre todo en diámetros de

tubos grandes se deben de tomar las precauciones necesarias para absorber los
esfuerzos que en determinados puntos puedan producirse durante el
funcionamiento de la instalación.

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En la figura se muestra un anclaje de concreto

Cuando la tubería está bajo presión interna y tiene un extremo cerrado, se presenta
un empuje axial igual al producto de la presión del agua por el área de la sección de
la tubería. Esta fuerza aparece igualmente en accesorios como codos, derivaciones
o reducciones. En general estos empujes se producen siempre que la línea de la
tubería cambia de dirección, se reduce de diámetro o tiene algún extremo cerrado.
Para evitar que estos empujes puedan alterar la linealidad de la conducción
debemos anclar la tubería en estos puntos críticos adosando normalmente un
bloque o macizo de hormigón.

Las tuberías que se encuentran a cielo abierto requieren de estructuras de concreto

para sostenerse y apoyarse según la pendiente del terreno. El perfil de la tubería y
el trazado, permiten determinar la ubicación de apoyos y estructuras que la
sostienen y permiten el desplazamiento longitudinal por variación de la temperatura.
La ubicación de los anclajes esta determinada por las variaciones del terreno, estos
están sometidos a esfuerzos por las cargas transmitidas por la tubería. El número
de apoyos es un criterio técnico-económico determinado por el espesor del material
de la tubería. El número de anclajes lo determinan las variaciones de la pendiente.
Los bloques de apoyo se utilizan para soportar adecuadamente la tubería de
presión. Estos deben ser dimensionados de tal forma que sean de bajo costo y fácil
construcción.
Las tuberías forzadas en acero se conciben como una serie de tramos rectos,
simplemente apoyados en unos pilares y anclados sólidamente en cada una de sus
extremidades, que en general coinciden con cambios de dirección. Entre cada dos
anclajes consecutivos se intercala una junta de dilatación (figura 1).

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(figura 1)

TIPOS DE ANCLAJES
Anclaje para variar pendiente longitudinal.
Anclaje para variar pendiente longitudinal y transversal.
Anclaje para variar pendiente transversal.

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Anclaje para variar pendiente vertical y horizontal

En cualquier tipo de anclaje se presentan esfuerzos a causa de la presión estática

y dinámica a la que es sometido el fluido transportado.

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Una forma eficaz de calcular las dimensiones de este bloque es de la siguiente

manera.
Primero debemos de determinar el empuje que se produce en las diferentes
piezas de la conducción.
El empuje en los codos viene dado por la fórmula:
E = 2 * ‫ * ץ‬Pt * A * Sen [Ф/2]
Donde:
E: es el empuje total expresado en kilogramos (entiéndase kgf).
‫ ץ‬:es la densidad del líquido transportado en kg/m3.
Pt: es la presión máxima de trabajo de la conducción, en mca.
A: es el área de la sección del tubo, en 𝑚2
Ф: es el ángulo del codo
El empuje en conos de reducción se calcula como:
E = Pt * ‫[ * ץ‬π * (DM2-Dm2)] / 4
Siendo:
DM: el diámetro mayor de la conducción.
Dm: el diámetro menor, ambos en metros.
El empuje en derivaciones, bridas ciegas, válvulas, se expresa como:
E = Pt * A* ‫ץ‬
La resistencia prevista para el anclaje tiene dos componentes: una primera debida
al peso del macizo de hormigón, que viene expresada por la fórmula:
Rp = P * tg φ = V * ‫ץ‬h * tg φ
Siendo
Rp la resistencia al peso en kg
P el peso del anclaje en kg
V es el volumen del macizo en m3
‫ץ‬h es el peso específico del hormigón (2,3 t/m3)
φ el ángulo de rozamiento con el terreno (véase tabla con valores según tipo de
suelo)

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La segunda componente se debe a la reacción del terreno, y su fórmula es:

Rt = C * A
Siendo Rt la reacción en kg
C la capacidad máxima de resistencia del terreno en kg/m2 (véase la tabla con
valores según tipo de suelo)
A la superficie de apoyo del anclaje sobre el lateral de la zanja en 𝑚2
En la práctica los anclajes se calculan teniendo en cuenta ambas fuerzas,
despreciando el peso del terreno situado sobre el macizo de anclaje (el relleno de
zanja sobre el bloque).
Resumiendo el anclaje deberá dimensionarse de forma que cumpla con la
siguiente expresión en la que se ha aplicado un coeficiente de seguridad
incrementado al 10%:
Rp + Rt ≥ 1,1*E <> V * 2,3 * tg φ + C * A ≥ 1,1*E
En esta última ecuación podemos conocer el área del macizo de anclaje en
contacto con el lateral de la zanja que es igual a:
A=E/C
Siendo A la citada superficie, en m2 (b*h)
E el empuje provocado por la fuerza hidráulica, en kg
C la capacidad máxima de resistencia del terreno en kg/m2
Una vez obtenida el área despejamos el volumen de hormigón del macizo (V) y
tendremos finalmente la profundidad del bloque de anclaje (p).

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Configuraciones de bloques de anclaje. La geometría de éste puede ser variada

mientras se respete la superficie calculada en contacto con el lateral de la zanja
que será donde se reparta la fuerza de empuje hacia el terreno.

Bloque de hormigón en un codo. Se observa el decrecido que se ha realizado en la

pared de la zanja para alojar la superficie de la cara del macizo en contacto con la
pared.

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Macizo en una derivación con salida a válvula. La profundidad del bloque de

hormigón va a depender también de la anchura de la zanja.Por tanto en algunos
casos esta distancia podría ser mayor que la calculada.

Dimensiones del macizo de anclaje:

b (base) * h (altura) * p (profundidad)

Características físicas de algunos suelos con indicación del peso específico, el

ángulo de rozamiento y la capacidad máxima de resistencia según tipo de suelo.

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CONCLUSIONES:

 El perfil de la tubería y el trazado, permiten determinar la ubicación de apoyos

y estructuras que la sostienen y permiten el desplazamiento longitudinal por
variación de la temperatura.

 La ubicación de los anclajes está determinada por las variaciones del terreno,
estos están sometidos a esfuerzos por las cargas transmitidas por la tubería.

 El número de apoyos es un criterio técnico-económico determinado por el

espesor del material de la tubería. El número de anclajes lo determinan las
variaciones de la pendiente.

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BIBLIOGRAFIA:
 file:///C:/Users/elmers/Downloads/8299893.pdf
 https://www.iagua.es/blogs/miguel-angel-monge-redondo/calculando-dimensiones-
anclajes-tubos
 https://www.google.com/search?q=ANCLAJES+PARA+TUBERIAS+DE+CONDUCCION&sxsrf
=ACYBGNTIXVPO6mWWi5JCa3VXaIwDFzZDaA:1571584461135&tbm=isch&source=iu&ictx
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AQ9QEwA3oECAEQDA#imgrc=zsRuHKFGomyi8M:&vet=1
 https://es.scribd.com/document/266030587/Hidraulica-Anclajes

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