Tabla X LI c ión.
X
- 156 / P a rte rela, iva á los rema nsos con eleva -
a ) .-
,1 (
.¡
Difcr encia. .
f , .\ ¡
- - - - --
-
l
.\"
1
X
1
'f (x )
(}if~ren- ~ cta .
000 1,0000 00 00 0,930 1,0753 0,76"15 -0,00 94 1,0010 2,183-1 - 0,2311 0,928 1.0776 0,7581 - 0,0091 ' 0,998 1,0020 1,9523 - 0,1351 0,926 1,(1799 0,7490 - 0,0089 0,997 1,0030 1,817:3 -0,09 59 0,924 1,0823 0,7401 ...: O,OU86 0,996 1,0050 1,7213 - 0,0744 0,922 1,0846 U,7315 -0.0084 0.995 1,0050 1,6469 - 0,0608 0,920 1.1 •870 0,723 1 -0,00 82 0,994 1,0060 1,5861 -0,05 23 0,918 1,0893 0,7148 - 0,0080 0,993 1,0070 l,534il -0,0446 0,916 1,0917 0,7069 - 0,0079. 0,992 1,0081 14902 - 0,0392 0,914 1,0941 0,6990 - 0,0076 0 ,991 ' 1.()091 1,4ó1v . - O,Q351¡ 0,91 2 1,0965 0,6915 - O,OQ75 0,990 1,0101 1,4159 - 0,0318 -o 910• · Q,6389 - 0,0073 0988 1,0115 1 3&1 1 - 0,0290 ' o;9o8 1,!!9o9 1,1013 0,6766 -0,0071" o:9s8 1,0121 1:3551 - lJ,0267 0,906 1,1038 0,6695 - 0,0(110 v,987 1,0132 1, 238~ -0,02 47 0.904 1,1062 0,6625 0,0069 0,986 1,0142 1,3037 -0 ,0230 0,902 1,1086 0,6656 - 0,0067 0,985 1,0152 1,2807 ,-0,0215 ·0,9ú0 1,111'1 0;6489 - ·0,0162 0,984 1,0163 1,2592 - 0,0202 0,895 1,1173 0,6327 - 0,0154 0,988 1,0173 1,2390 - 0,0191 0,890 1 1'J36 0,6173 -v,Ot48 0,982 1,0183 1,2199 ' - (1,0180 0,885 ú209 0,6025 -0,01 410,981 1,0194 1,2019 -\),0171 0,880 1,1364 0,5884 -0,0135 0,980 1,0204 1,1848 . -0.01 62 0,875 1,1429 v,5749 -0,0130 0,979 1,0215 1,1686 - 0,0155 0,870 1,1494 0,5619 - 0,0125 0,978 1,0225 1,1531 - 0.0148 0,865 1,1561 0,5494 -0,01 20 0,977 1,0235 1,1383 - 0,0142 0,860 1,1628 ú,5374 -0,0116 0,976 1,0246 1,1241 .-0,0136 0,855 1,1696 0,5258 - 0,0112 0,975 1,0256 1,1105 - 0,0131 0,850 1,1765 0,5146 - O,G109 0,974 1,0267 1 0974 - 0,0126 0,845 1,1 83LI 0,5037 - 0,0105 0,973 1,0271 1:0848 -0,0121 0,840 1,1905 0.4932 -0,0101 0.972 1,0288 1.0727 -0,01 17 t),835 1,1976 0,4831 -11,0098 0,971 1,0299 1,0610 -0,0113 0,830 1,2048 0,4738 - 0,0096 0.970 1,ll309 1,0497 -ll,02 15 0,825 1,?121 0,4637 -u,00 93 0,968 1,0381 1,0282 - 0,02U2 0,820 1,2195 0,4544 -0,0090 0,966 1,0352 1,0080 - 0,0190 0,815 1,2270 0,4454 - 0,0087 0,964 1,1!373 1,9890 1 - 0,0181 0,810 1,2346 0,4367 -'l,00 86 0,962 1,0395 0,9709 -0.0170 0,805 1,2422 0,4281 -0,00 80 0,960 1,0417 0,9539 - 0,0163 0,800 1,2500 0,4198 - 0,0081 0,958 1,0438 0,9376 -0,01 55 0,795 1,2579 0,4117 -0,0078 0.956 1,0460 0,0221 ,-0,0148 0,790 !JI!¡ 58 0,4039 - 0,0077 0,95+ 1,0482 0,9073 - 0,0142 0,78.~ 1,:?739 0,3962 - O,Ou76 0,952 1,0504 0,8931 -0,01 36 0.780 1,2821 0,3886 . -0,0073 0,950 1,0526 0,8795 - 0,0130 0,775 - 1,2903 0.3813 0,948 1,0549 0,8665 .-0.0126 0,770 1,2987 03741' (1,946 1,0571 0,8539 -0.0121 0,765 1.3072 0,3671 -0,00 68 0,944 1,0593 0,8418 - 0,011'7 ·o,760 ' 1.3158 0,3603 -0,0067 0,942 1.0616 0,8301 . - 0 ,0113 0,755 1,3245 0,3536 - 0,0066 0,940 1,0638 0,8188 . - 0,01U9 0,750 1,3838 0,3470 -0,00 64 0,938 1,0661 0,8079 ~o,olu6 0,745 0,936 1,0684 0,7973 - 0,0102 0,740 1,3423 0,3406 ~0,0063 1,3514 0,3843 -U,0061 0,934 1,0707 0,7871 0,735 1,3605 0.32 18 -0,0061 0,932 1,0730 0,7772 0,730 1,3699 0,322 1 - 0,0059
=8:~~6
=8:ggg~
1
- 157-
~ Di!~;~n(x)
x
11 - ; Q.725
~
0,715 0,710 0,705 0,70 0,69 0,68 0,66 0,66 0,65 0,64
1,3986 1,4085 1,4184 1,4286 1,4493 1,4706 1,4925 1.5152 1,5385 1,5625
0,3162
11 u,720 1.3389 0,3104
0,3047 0,2997 0,2937 0,2883 0,2/78 0,2677 0,'2580 0,2486 0,2395 0,2306
1
_j
_ '
- 0,0058 -0,0057 - 0,0056 - 0.0054 - 0,0054 -0,0105 - 0,0101 -0,0097 - 0,0094 - 0,009 1 -0,0089 11 -0,0085
0,63 0,62 0,61 0,60 0,59 0,58 0,57 0,56 0,55 0,54 0.53
? i·•J
1,5873 0,2221
1 6129 1,6393 1,6667 1,6949 1, 7241 1,7544 1,7857 1,8182 1,8519 1,8868
f :;;'"
11
0.2138 o;2o53 0,1080 0,1905 o 1832 0,1761 0,1692 0,162-5 0,1560 0,1497
- 0,0(183 -0.0080 - 0,00/ 8 - 0,0075 - 0.0073 - 0,0071 - 0.0069 - 0,0067 -0.0065 - 0.0063 - 0,0062 11
11
Tabla XLI 1 b).- Parte r elativa á
los r eman sos con depre-
sión.
1
,
J
-
1
1/.J¡ ( ,; '
1
11, 0,001
0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 O,OS 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0, 14 0,15 0,16 0.17 0,18 0,19 0,20 0,2 1 0,22 0,23 • 0,24 0,25
· )
-0, ~046 1
-·¡· ·x
Di fer e ncia.'
1
0,0100 - 0,::>946 0,0100 - 0,5846 0,0100 - 0,5846 0,0_100 - 0,5646 0,0100 -0 ,5546 0,0100 -0,5446 0,0100 -0,5346 0,0100 - 0,5246 0,010U -0.5146 0,0100 - 0,5046 0.0100 -U,4946 0,0100 - 0,4845 0 ,0101 -0.4745 0,0100 - 0,4645 0,0100 - 0,4545 0,0101 - 0,4444 0,0100 - 0,4344 0,0101 - 0 ,4243 0,0100 -0,4143 0,0101 - 0,4042 0,01U1 - 0,3941 0,0101 -0,3840 0,0101 - 0.3739 0,0101 -0,3633 0,0102 -0,3536 0,0102
1. (]¡ (,; )
' ·
Dife· (enLia.
1
x ·
1 <) ' x
' '· )
- Dife- ,
1
0,52 . -0,0?47 0,26 1 - 0,3434. 0.0101 0,27 - 0,3333 0,0103 0,53 - O,Oo30 0,54 - 0,0412 0,28 - 0,3230 0,0102 0,29 ¡ - 0,3128 11,0102 0, 55 -0,0293 0,30 - 0,3025 0,0102' 0,56 :....Q,0172 0,57 - 0,0050 0,31 - 0,2923 0,0104 0.58 + 0,0074 0,32 - 0,2819 0,0103 0.0199 0.59 0.33 - 0,2416 0.0104 0,0325 0 ,60 0,34 - 0,26 12 0.0 104 0,0454 0, 61 U,35 - 0,::508 0,0105 0,62 . 0,0584 0,36 -0,2403 0.0105 0,0716 ' 0,63 0,37 - 0,2298 0,0106 0,0351 0,64 0,33 - 0,2192 0,0106 0,0987 0,65 0,39 - 0,2086 0,0106 0,1127 0,66 0,40 - 0,1980 0,0108 0,1268 0,67 0,41 -0,1872 0.0107 0,1413 0,68 0,42 -0,1765 0,0109 o, 1560 0.69 0,43 - (>,1656 0,0109 0,1711 0,44 - 0,1547 0,01U9 0,700 0,1787 0,45 - 0,1433 0,0111 0,705 0,1864 0,710 0,46 - 0, 1327 ,0,0111 0,1943 0,47 - .\),1216 0,01 12 0,715 0,2022 0,48 - 0,1104 0.0113 0,720 0,2102 0,725 0,0113 0,49 - 0,0991 0,2184 0,50 -0,0878 0,0115 0,730 0,2266 0,51 -0,0763 0,0116 0,735
r e ncia.
~
0,0118 0,0119 0,0121 , 0,0122 0,0124 0,0125 0,0126 0,0129 0,0130 0,0132 0,0185 0,0136 0,0140 0,0141 0,0145 0,0147 0,0151 0,0076 0,0077 0,0079 0,0079 0,0080 0,0082 0,0082 0,0084
,
-
li
,\ '
1-0 ,740 0,745 0,751) 10,755 0,760 0,765 o;77o 0,775 0.780 0,785 0,790 0,795 0,800 0,805 0,810 0,815 0.820 0 ,825 0,830 0,835 0,840 0 ,845 0 ,850 0 ,855 0,860 0,865 0,870 0,875 0,860
g:!l: 0,900
11 0,895
·~ ( x )
Di fe·renci a.
- --0,2350 0,2434 0,2520 0,26\i7 0,2696 0,2785 0,2877 u ')970
o;3u6~
0,3160 ' 0,3258 o 3357 o:3459 o 3ó6'J u:36GS 0,3776 0,3886 0,3998 0,11114 0 ,4232 0,4353 0,4478 0,4605 0,4'737 0,4872 0,'5012 0,5156 0,5305 0,5459 0,5619 0.5785 0,5958 0,6138
Casos m ás
158-
1
~ (x)
X
Difer e ncia.
1- - - -
o:oo84 ·0 ,902 0,0086 0,904 0,0087 0,906 0,0090 0,908 0,0089 0,910 O,tl()92 0,912 0,0093 0 ,914 0 ,0094 0.9 16 0 ,0096 0,918 0,0098 0,920 0 ,0099 0,922 0,0102 0,924 U,0103 0 ,926 0,0106 0,928 0 ,0108 0.930 0,0110 0 ,932 O,Oil2 0,934 0,0 11 6 0,936 0,0118 0,938 0,0121 0 ,940 0,0125 0,942 0,0 127 0,944 0 ,0132 0,946 0,0135 0,948 0,0140 0.950 0,0144 0,952 0,0149 0,95~ 0,0154 0,956 0,0160 0,958 0,0166 0,9ó0 0,0173 0 ,962 0,0 174 0,964 1 0,0015 0,966
fre~ u e ntes
0,62 13 0,6289 0,6366 0 ,6445 0,6525 l•,6617 0,6691 0,6776 f\,6884 ' 0 ,6953 0,7045 0,7138 0,7234 0,7332 0,7433 u 7537 o>643 0,7753 0,7860 0,7982 0,8102 0 ,8226 o '8 354 o:8487 0,8624 0, 8767 0,8Yl6 0,9071 0,9233 0,9402 0,9580 0,9767 0,9965
0,0076 0 ,0077 0 ,0079 0,0080 0,0082 0,0084 0,0085 0 ,0088 0,0089 0,0092 0,0093 0,0096 0,0098 0,0101 0,0104 0,0106 0,0110 0,0119 0 ,0 116 0,0120 0,0124 0 ,0128 0,0 133 O,U137 o 0143 0,0 119 0,(¡155 0,01&2 0.0169 0,0178 0,0187 0;0 198 0,0209
1--'-
'y (X ) 1
0,968 U,970 0,971 0,972 o 973 0,974 0,975 0.976
-
0,977 1 0,978 0,979 0 ,980 0 ,98 1 1 0 ,982 1' 0,983 0 ,984 '¡ 0,985 ' 0,986 1 0 ,987 0,988 0,989 ¡ 0,990 1 0,991 0,992 0,993 o 994 0,91:)5 0,996 0,997 0,998 0,999 1·,000 1
8
'
- -, 0,0222 1,0174 1,0396 ' 0.0116 1,0512 0 ,0120 1,0632 0,0125 11 1,0757 0,0129 1,0886 0,(1184 1,1020 0,0140 1,1160 0,0145 1,1305 Ü,(JÜi2 1,1457 0,0158 1;1615 0,0166 1,1781 0,0174 0184 1,1955 1, 2139 0,0194 1. 2333 0 ,0205 1,2538 IJ,02 J9 1,2757 U,Q233 1,2990 0,0251 1.3241 0,0270 1,3511 v,0293 1,3804 0.0321 1,4125 0,0355 1,4480 U,0396 1,4876 0,0448 1,5326 U,l'5 l7 1,5341 1 0 ,0611 1,6452 1 0748 1,7200 U,0962 1,816:,! 1 0,1355 1,9517 . 2, 1831 1
o
o
0:)
t'·!1;'¡¡
1
q ue p ueden reso l \' erse con las fórmulas
(38 a ) y (33 b ).
1. 0 Determinar la amplit ud d el rema nso·, ósea l.a di sta ncia á q ue se propa ga e!J·emanso .. 2. 0 D e te rmin a r la a ltura d'el remanso en un a sección cualq uier a. 3° Determ ina r la altura de la presa: que pro0duce un remanso dado e n una secciÓn determinada . b) Para cursos rectangulm·es de poco anch o y fondo no ll ori:oontal.
- 159 -
Se deduce análogamen te al caso prec edente: P
i1
(él 11- 2) (x - l )
Pu. s=x + 2p,. log·e x" + x +(3 n-~) B P P 11
+ 2R
1
a re cot -~-'_x_., _· - (
en la que
- a rccot
)
\lsp n
\ f :.:(üz --:J)
- 3l
p,. =a ltura del ni\•e l u ni [or mc,
p =a ltura .de l nive l r e mansado, Ru =
1-r; .,- Pu
uz .Pu
P= -3
lJl
'
(}.'Ji
1/ll ·,
R = Pn') 3(1-ttl· - -
'/11=1- --.~..,...---
l +'l Pu ' l =a ncho del curso .
gBi
n
e ) Pa1·a cotTient es de sección trapeciai.-Este caso es e l más interesante en la práctica. Se llega fácilmente á la siguiente ec ua' ción diferencia l, que n o se ha logrado aun int egrar con los medio s a ctuales del análisis. P 11 " (/ + Pn tg 'íl" (1 + 2 P.tg; Tl f/.l il
1-
g B1
'P" U + P tg '( )"
as ~
2 Pu
1+ -
-
cos 2
2Pu
p,. • ( I+Putg'()" 1 -
-----"P" (/ P tg
+
·po
1+-cos ·¡
2P
1 + - -· cos T
en la que
1 =ancho en el fondo, '(=ángulo de inclinación de lo s taludes ,
d) .Para cauces t·ectangulares muy anchos, de fondo lz ori.z ontal.
1
)
(J.'
1
s = - - - q' !p - Po) - - (p''-Po''); B1~ , g 4
q
Q
=.:.._~g asto
por metro lineal de anchura.
l
Po= valor de p correspondi ent e á s = O.
\.
! '
- 160L a curva del remanso es una parábola de cuarto grado convexa hacia arriba . e)
Cartees •·ect angulm·es de fondo l10riz ontal y poca ancJuwa. l q + l---
-; +P
2
s = - l--
[
2B, q
IJ. '
_1 ) "]
(
g
/
?
i
! i~
i
1
loge ~ --- - (pa - Poal +
.!_ +Po
3
~
' siendo, como ant eriormente, Q = l q y p =Po para s =O. 128. Fó r mulas de -ilztegración aproximadl:l de Dtepuit. - So n a pflcables s ólo pa mpendi entes muy peq ueñas y velocidades mu y débiles. a ) Cau ces r ectangulares nmy anchos .
1
1
' en la que Y é y son l a alturas del remanso sobre el nivel uni forme, encima de l a presa y en un punto cua"q.1 iera de la cu r va de remanso. L a función/ está r epresentada por
1(_!_) .p,
= ..!- log-e . 3
)"+(-Y + 2 (_2_) (~) · 3Pu 3 Pu P,.
3
{_Y ) \ 3 Pu
...L.
15
' 4
1
y )" + (-yPu. )'' - ~ (3 Pu
5
3
1
.. . 1
y sus valores, para los diversos de
.
, dados por tab la s que (_!__) Pz¡
calculó Dnpui t :no se insertan porque apenas se u san). Si Y es muy pequeño respecto á p 1~ se tiene, simpli ficando:
Para r emansos de elevación: iis
=
siendo P= Pu
Pu + Y+q
Y
P
Y
- - - -- - loge - - ::::; - - loge - , y 3 y 3
+ Y.
'1
161
-
Para remansos de depresiá'lt its
=
Pu-Y-y
8
l ~e
y
y
b) Cauces •:ecta1tg,.lares de a1tclzo peqttei1o. - En la misma hipótesis de U muy d ébil y de Y muy pequeño r espec to á Pu se tiene:
Para •·ema11sos de elevacióu. 3
Y+-;¡P,.
y Ptt i' s= Y -y + - -- - - loge -. - . 3 y - 3
q+-;¡Pu Pa1·a remansos de depresión.
p,.
i,s= y - Y+ - 3
-¡P~u- Y
y
3 ·) lo·ge 3 y -Y ( -p 4 (1
.
':1·.
129.
Fól'llt"las empiricas-.- La curva: de remanso se determina
por construc'Ciones gráficas empíricas, dada: la altu ra de ag.ura: sobr~ la presa . La unión d e la curva de remanso con el ni'Vel unifor· me aguas• abajo de la presa tiene· e·scaso interés práctico.
gE,
l. er caso.-Sea i,
= --¡¡- ·
La l!nea del remanso es una recta:; la amplitud hid'rodinámi'ca y
deJ remanso es igual á la a:mplitud hidrostática: S
=- . y,
gB,
2.
0
caso . -Sea i,
< --,- . a.
Collignon admite para curva de r e manso un arco de circunferencia tangente al niv el uniforme y tangente á la horizontal-en el
y
~.
ptmto C del nivel de agua sobre la presl\ . R es ulta S =2 Í.t•
Fónmtla d f Poiré. s2it2 y ='Y--i,s+ - -
(35)
4Y
Y= altura d el remanso sobre lac pre sa, y= altura del remanso á la dis tancias de la presa. 11
162-
-
La curva de remanso es una parábola de segundo orden. Resulta y
.
5=2 )'¡
Fórmula de Funk.
y~2Y~I,s V y(y~-
(36)
i;s)
Representa una parábola de eje horizontal.
y
3 R esulta
S= - - . 2 i,
Fórmula de Quilhem.
y 3
y= y
4 y l(- i, -
S )'
1+ -g
-Y
Representa una hipérbola de grado noveno . 3.
e>'
caso. -Sea i 1 >
g Bi --,-.
- a Se supon~ generalmente como representación gráfica -d el f-alto de Bidone el arco de circunferencia tangente á la horizontal en el punto C del nivel sobre la presa y pasand'o por el punto .D, en el que el remanso se dispone vertical. Este punto D se determina aproximadamente como intersecció n de -dos rectas; una que pasa por C y con una inclinación sobre el horizonte de i---'- g B1 , y la otra paralela-al fondo y á una a ltura sobre ~~de 3
Pi=Pú
--¡;-:-¡;-
V
-gB,
Resulta como amplitud del remanso:
Pu
+ Y-p,
S=----'-'----
2i1-g B,
B)
Cauces de sección g¡·aduatmente va•·iable.
130. Fórmulas de integ1·adón ap•·oximada propuestas por Dupuit. -Se han deducido por método bastante Imperfecto y se apoyan en las dos hipótesis siguientes: e
l. a Constancia del radio medio, ó sea: -
_w
Ce
= - ,- -. u)e
-
i63f·
¡;Y
'. ·"lo -
a) Aproximación gradttal de las márgenes.-En la fig . 42 apar ece la_ forma qu e toma en este caso la curva de r emanso. Sean: y= r emanso aparente , y 1 = depresión en el punto de máximo estrec hamiento , Yo = y - y,= remanso real, wo = sección antes del estrechamiento, sección de máximo estrechamiento, OJ< = _ U]~ = 'secciÓn a l final deÍ estrechamiento ,' b0 ==ancho antes del estrechamienlo, b 1 = a ncho en el estrecham!ento, ·
be = a ncho después del estrechamiento, ' u 0 =velocidad antes del es tr echa mi~nt o, u 1 = ve l'Jcidad en el est rechamien~o, u 2 =ve locidad despu és del estrechamiento, 10 y h las dis tancias entre las secciones OJ0 y w,; w, y
Ole
Se tiene· u e2
l 1 --(-"'- )"). - - i, l, (1- -we-) _w, ue \
1
2g
uo= mo =Pobo ·= bo <Pe +Yo) . b) Ensatzche gradual de las márgettes.-Sirven las · mismas fórmulas precedentes , en la figura est á indicada por una lí~ea de puntos la forma de la curva del remanso. y, resulta si mpre negativo, lo que indica un remanso de <lepresión. '
-
164-
e) Elevac-ión gradual del fondo (fig .'43).-Supóngase que, quedando inalterables las márgenes, el fondo de un curso de agua .J>resenta una elevación, como seria el depósito de los acarreos en
\
.
7 --.
'-·--· -- .-.
Fig. 43. C*i una crecida. S e tendrá un remanso y una depresión como en el caso precedente:
Y<= ii
¡l, (
We
(~U:,~
1 llL)
)!
-lo) k_ Pe ( :;" _ 1
en la que
t
k=-·-. 2g
1
con
X= -;¡=·· B,
ao = l ho = l (h, +Yo)
para w 0
= We
se tiene
)'o= i 1 (l
¡
w + l,) _e _ U)t.
we-+ oH .- - -1
(12)
¡
U)l
Los valores de Yo y de y, se obti enen, como antertormente, por aproximaciones sucesivas. El remanoo es siempre de elevación. d) Descenso gradual del jondo.- Sirven las mismas fórmuias , anteriores; en la figura aparece rep resentada la forma del remanso, que es siempre de depresión. (*) ~Vota.
la m·
En las figuras 42, 43 y 44 la letra o: debe sustituirse por
-165el Estrechamientos ó alargamientos paralelos (fig . 44). -Se procede de aguas abajo hacia aguas arriba, aplicando oportuna-
'
1
1
_____'!:...:_X :_-;a; -----·-1
•
1
..
. :a'X -·----
--- -·-··· q. :~
;É.-~~---~:~?-~_,:-: _ , .. - .. . ~~1 -~-1.:_- ·:,.·!~~~----.B 1
.r> '\···>,,·-- ·-
··: i~ · ..r: :.~.
---..!!.."__/·... "- - - - - - - - - - ' - - .l. .>'----"'-'.:.."- F lg.
44
mente en los diversos tramos las fórmulas de Bre~se ó las de la variación gradual. fl Elevación ó desc enso paralelo deljondo.- Se raz·ona análogamente al caso anterior. 131. Remansos especiales en la práctica.-La amplitud se determina siempre como se ha dicho antes. 1. 0 Remanso debido á un cambio de pendiente (fig . 45).
·=···-r·-. -·· · - .:.t~ ···-·· ·:- ··· ..
·~· ~
Fig. ·45,
y=
Y = y +P2-p, Qg
y= 2.0
2g
R emanso debido á una curva ó vuelta.
-
El remanso y, .talJlbién
Vl\e!tl\s,.:e~t.á .d.~~o,.¡¡or.' ~
~n
.
las
166 -cr~cid.!is,
.. (
iso _
H =0,051 uz
debido.A)as n .)·
90
~lirvas,
y .!
(V.echi),
.
siendo n el número de grados del áng:ulo de. la curva ó v uelta, ." la velocidad y H el ~:e,manso. . . , También se emplea la H = 0,25 JVvz sen• (/_
(Humphreys Abbot)
)•
en que N = número de lados del polígono inscriptible en la mediana de la curva, (/_e l áng ulo (generalmente de unos 30°) que forman entre s i estos lados y v la velo cidad media. 3. o R emanso p¡·odttcido portas pilas y estribos de un puente. Fórmula de Dau buisson . ·
.,
Q" . 1 .. Y = 3 g ( -- - ne m;~ .
1 ) --. UJ 02
= sección primitiva del cauce, w, ~ sección reducida á causa de l puente, , m ,o:= coefici~nt.e de con~racción 'LU~ v a!"!a con la ,~odalidad de; pÜerit e; es menor para '!o!(tajamat'es 'agilcl,os .que . panÜos redori~ deaélos; crece con el número de arcos; en genera'l', 'n; .varía de '0,85 !ll0
~fo:·gs : ~:\.
· : - ·· · ·; ....
· 1) ··.
• · · .·
•·• ·~~
,
.•J\ · ·~·
·_,
~
....
.!:: · F órmula de Dupuit. .. . . _S_i.,~q9 {•o la .altu~a d.e ~g ua .primi.tJva, -!z ~I ~ n ~ho P[ imit¡vo -_y_l, et ancho de sección contraída, se ~e';'drá: , ..•·: ..
' '(~·V¡~[/~, - '_ '.'1·)'
•• ~ -· l
• ·,. 1 •,
... H 7= Izo
ó bien siendo Q el gasto:
.Q=
;:r
lo~~-~ :-· ~ ~ (H+al~ ~. ~~] + ~1 h2 V [
H +a
~
v2.~ en la que p. = •0;'60; ·~ ; = 0,90; a= - -. 2g 4. 0 : R ett;a11so produci,do por un sifón,""'"Eq-uivale, no sólo á. la pérdida de ~arga debictia a l rozamiento, sino ~i. ·cambio de sec· ción.'á la' entrada: y salida' d ei sifón: y á los inbios de dirección delcanalótubo. . .~·-~ .. -· 1 • . , \ : : ._.._,\ ·~ ,, ~,_~·- •• ·, • •..-• • ;.., . ~ :
ca
-
F ónnula de 1Yazsani. KLQ 0
Y=
(37)
+a
167 ..,.-
2g
+ (3
¡;¡;o
a.+IJ.., ) - 2g
en la que K= coeficiente de r ozamiento; vale "'0,004 (núm. 1(16-;- 110), U = velocidad del agua en el trozo h orizon tal, a.= coeficiente r elativo á los á ngulos y codos, l'J7 = v elocidad del agua en las bocas de entrada y salida,
a. 1 =coeficiente que
d e pend~ . de
la relación
Ul
Q
entre las sec·
dones w del sifón en la desembo cadura y Q del canal. §
9. -Nociones sobre la teoría de las aguas filtrantes.
132. Ca•·acteristicas del movimiento de las aguas subten·á· neas. -El movimiento de las aguas filtrantes en el s ubs uelo puede asimilarse al mov imiento del agu a en los tubos capilares. Las leyes fundamentales de éstos son las siguientes: l. a La velocidad de los filet es es constante. de un p\lnto á otro de la sección transversal. 2.' El rozamiento interno es despreciable r especto a l ext erior . El gasto de una co rriente fi ltrante s ubterránea se deduce de la fórmula Q=k .}..wi, (38) 1 derivado de la Rm i = 2 bu (véase núm. 106 d). en 1 a que }.. = ~ = coeficiente de s aturación . • Ul . , R permeabilidad. de K= ____!!!:_ = coeficiente (/.
.Uh
= sección líquida de la corriente.
m = sección tota l del curso de agua. A r
Fig. 46. 133. D etenninación de los coeficientes A. y K . Coeficiente}.. (fig . 46) .- - Un recipiente A B contiene úna mues-
-168-
tra de la substancia cuyo coeficiente se q.uier.e determinar; .se vierte en él agua hasta que rebase, se sustituye después el fondo v' B por una rejilla y se deja salir el líquido. La relación-- entre V
el volumen del liquido salido y el volumen tot:al de la substancia empapada es igual ,á la r.e lación ~ ~ A. UJ
Agua de absorción se llama á la cantidad de agua retenida por la substancia. El coeficiente},. varía entre los límites 0,010 para terrenos arcillosos y 0,250 para terrenos de grava . Como t érmino medio puede suponers e A ~ 0,15 . Coejicie11te K. - De la Q = k A UJ i se deduce en el caso del experimento preced ente
Q.l
K= - - -, . ), UJ h
siendo OJ la seccHJn transver~ al eel recipiente A B; Q el gasto que sale y s e mide; i 'e s tá dado, evide·n te mente , por la relah
ción - -. l
El coeficiente K es muy variable y depende de ·1a naturaleza del terreno. Puede admi_tirse: · Para terrenos de grava y arena .. .. .... d =2m/m Para íd. de arena homógéneá . . .... . . .. d
= 1m/ru
Para íd. íd. media . .. . . ... . . . . . . .. . ... . -1
= _m/ m
1
2
Para id. íd. fina •.... . ......... .. •... . ..
1
d=-m!m 4 1
1
Para Id. mezcla de arena fina y ardlla. d = - -;- 4 10
m¡m
1 k = -,30 1 k=-100 1 k=-370 1 k = -1700 1 k=-6000
Con diversos experimentos se ha hallado que K varía con la pendien)e i: ' Para arenas de 0,54'1'/ m• é i = 0,~7 k= 0,00309 Para íd. de id ..•••••.... é ·i = 0,95 k= 0,00335 Para íd1 de ··id .... . .. : . . é ·i = 1,60 · k= 0,00325
-1693 Como valor medio puede admitirse k = - - - . 1000
Conviene en cada caso determinar los valores de k y),.. Para la determinación práctica, véase núm . 145. A l .-Movimiento lllliforme en las acuas Wtrantes.
13,. Filti'OS de filetes verticales .-Son .análogos'á los aparatos descritos antes ~ fig. 47). .
h
Q\..=1:-k¡ · 135 . Fitt?·os de fi letes hori· zontalcs (fig. 48) .
.Q=kA.aHi a=longitud del canal r eceptor, H=altura constante de la capa Fig. 47.
Apl•cacióiZ á las galerias filtJ'allles t1·ansversales <figuras 48 y 49) .
t39)
Q=k),.aHi
.. ,
..'•
'-·· -----;;-~.::_
Fig . 49.
__.;
'~
Fg. 50.
Generalmente la incógnita e<i la longitud a de la galería. Manantiales ó fuentes a1·tqsia1ias .-Se deben ·á ·una capa permeable comprendida entre dos capas imp·e i:meables (fi g. 50): '
- - 170 -
E l movimiento es, u~iforme, per'i á presiOn. Se tiene
"
. Q =k A. ÚJ --'-; l
en la que ' h es . el .. desnivel piez()~étric~ entre dos pun tos de la capa distantes l.
Ma11antialeE ó f~<ent'fs de la dera.~Se .deben :i un cambio de pendiente en la caP,a subterránea (fig. 51).
Fig. 51.
. sea
Q = k /, .l:(i' =k!. H' i, H
- -
H'
= --. i'
Si i' es muy pequeño, H' puede ser superior á la altura de la capa, y el agua afl?ra.
B) .-lllorimiento P.ennanente en las aguas filtrantes. 136. Defin iciones. C~trva de depresión ..,-,Es la trayectoria del filete superior en una sección vertical.
Superficie de depresión.-,El lugar de las diversas curva -> de depresi óJ.l. L ineas defluentes.·-La s proyecciones horizontales de .la~ tra· yectorias de los divers os fil etes. L íneas de nivel.- Las proyecciones horizont,ales de l¡¡s seccioñes horizont:lles de las superficies de depresión. 137. FiltJ<·os de filetes paralelos (figs . 52 y l¡¡lJ-.. '···· H =altura d el agua en el canal alimentador, Z = r eceptor, z = a.Itura .del ~gua v:ar!ab¡e en la capa intermedia, "=longitud l).ej cat¡al, .. R = r_a dio. de d e.presi<)n ,9. cj.~~t~!)Cia l).e los, .cap.¡tl~s,.
171
Q=
c4ó ti;
k)
'
H'-Z'
·a
2 R
Las lineas de afluencia son rectas normales á los dos canales. L as lineas de nivel son rectas ·paralelas á los dos canales. ,. ______________ 'K
....
.. ! l _l. v ~~~~~~~~~~~
Fig. 53. La curva de depresión es un_a parábola, cuya ec uación es:
z' - Z 2
•
•
.k ), a (z - Z 2)
(40 b)
2 Q
Aplicaci6n d las galel'ias filtrantes lÓ1~gitudinale~ de gran longitud y _ se1·vicio wnstante .-Se tlsa n las fórmulas prece· dentes. quier if derivar , siendo la inEn genera~ se 'a'a el gasto_Q que ' cógnita la longitud a .
se
138. Filt¡•ps circulares .- Se usan poco. Consisten en un-pozo central y un canal circular concéntrico (figs. 54 y 55) . . Las líneas de afluencia son radios que pa rten del centro del pozo e.e ntrcal ~ •.. ··, . );. Las líneas denivel son circun ferencias concéntrica s al ¡sistema .
-
172 -
Si r y R son los radios respectivos del pozo central y del circulo que constituye la margen interna p ermeable del canal, se tiene:
Q=
(41 a )
R
,.
loge - -
Fig, 54.
Fig. 55 . y la curva de depresión tiene la ecuación:
(41 b)
V
<s= H
z·
--
no
X
loge--
+
(1-
~2 ---.,.,.;~ )
Ioge-
r
Aplicaciólt á los poz os o•·dimlrios .-Las fórmulas precedentes sirven para los pozos ordinarios. en los que es desconocido el radio de depresión R .
-
L7i:l -
En general se toma co mo valor }Iledio de la cantidad __1t:_ _ loge -
R r
e l valor de 0,50 y se tiene para el cá lculo del gasto en los pozos ordidarios la fórmula , .Q = 0,5 k¡, !H 2 - Z •) . (42)
1311.
Filtros ci•'cula•·es á .pn•sió•t (fig . 56) .-Conservando las
•• > • •• ' · ·'
r.·.·_·\.:-~:!.1 ;r._,. f::'""' ·-, ••. • .>.:-~· Fig. 56.
mismas notaciones, si e es el espesor .constante de la capa filtrante, se tiene: (43 a )
2 k ), ;c e (H- Z )
.Q=
R logc - 1'
La curva de depresión tiene por ecuación: X
loge - .
(43 b)
1'
z= Z + CH- Z ) - - --
'R r
Aplicación á los p ozos a1·tesianos.-Para ello s se aplican las fórmulas precedentes. Si el pozo termina en una s emiesfera d e radio a , s uponiendo · H-Z= Y, se tiene: Q = 2 ·¡t k l. a Y (44 U) Si el pozo termina en el limite superior de la capa, será: (44 b)
-174-
Si el pozo es muy profundo, hay que tener también en cuenta la pérdida Y' por rozamie~to; y será: · ' ·' · ·
Y"= Y+ Y ' Y" es la pérdida de carga efectiva·; luego . Y"- y• '
e·- - - -
Q= 2k A. ';r.
R
loge. r Siendo .
k, L (f Y '="- - - ·· (2 r) 5
se tendrá:
R
loge(44 e )
1'
.Y"= -~-- Q 2kATLe
+
k1 L (2
Q'
rJ•,.,
,140. Filtros elípttcos.-Son a nálogos á los filtros circulares, salvo que 'la forma circular está sustituida por la elíptica d-;, semiejes A y B para el canal alimentador, o y b para el pozo receptor; las líneas de afluencia son hipérbolas homofocales con las· elipses dichas; las líneas de · nivel, elipses tamb'ién homo'focáles con las precedentes (fig. 57;.
1
Fig. 57. El gasto está expresado por (45)
H2-
zz
Q = k A."------·A+ B Joge---a-;-b
-
175 -:-
Los filtros elípticos no se .usap en la pr áctica ; p ero son el fu-n damento de la teoría de las Galerías fi ltrantes d e corta longitud. -En la fórmula precedente, si <;e h ace a = e= semidist~ncla focal y b = O, se t endrá:
Q = k l..
' (46 a)
7C -
------
.. A+ B e
Si el canal alimentador fuese circular de radio R, resu,l~aría. A = B = R; luego
· n• - z•
Q = k b:-··~·- - ----'-
(46 b)
2R
Ib g e - -
.
e
Cl. - Movimiento variado en las aruas filtranhs.
141. Casos en q;ue se verifica el movi miento variado. El movimiento variado s e verifica en las galerías y presas descritas ant es , cuando prest an servicio intermitente (véase riegos , drenage), es decir, cu ando se extr ae el agua de un depósito S\lbterráneo que se ll ena y vacía p eriódicamente . Las consider aciones siguientes se refieren á la hipótesis de quela capa impermeable, base, . sea horizontal ó casi horizontal: i
<
0,04 + 0,05.
P ara pendientes m ayores el probema es muy complejo (véase números 146 y 147). 142. Gale1·ías intermitentes d e gran longitud. a) Caso d e la capa indefinida (fig. 58).
Fig. 58. 1
(47 a)
Q=-l..aRH
(47 b)
R= v3KHt
3
En general, s e dan el gasto Q, que se debe obtenet;, y el tiempo t-
-
~
176
·en que ilcbe efectuarse. Corioddos·Ja altura ·H de la capa y los coeficiente~ K y A. se determina la longitud a , que ilebe dane á ia galería. . b) Caso· de la capa limitada (fig. 59).-- Si la capa está limitada en ancho é igual á 2 L (caso de los drenajes), se tiene:
Fig. 59,
Q=¡,· aL ( fi-- ~
(48 a )
(48- b)
t=
en la que:_ L
~ ( 3~
h)
-- ~).
= semiancho de la capa li~itaáa,
1
.
t =tiempo necesario para que el agua descienda .desde el nivel H al h. a = longitud< que debe darse á la galería . · lt8.
Filt1·os rírcula1·es con movimiento v a•·iado. ,.,
,.
·(49' a)
R -
t = - - 8 5 loge - -
k H
en las que : ....
R )'' ( 2 log e ---;:
1t=oo
(49 b)
As-;=
_¿
1'1=1
n! (2 tz
+ 1)
n=oo
Bs ·
= n= _¿ l
11
! (2 n
+ -1) (n + 1)
r·
177 ·_
!44
Filtros elípticos co n movimiento variado .
A+ B
log - - e a+ b 1=-----2 k H
en la que
Cs
=
A+ B -( 2 Joge ·.a+b
n=oo
2:
n=1
1'l =
. Ds = . 2:
(4" - 1)
(~ Jl
)2 l n .
+ 1)
CIJ
2 n! (4 n
n = 1
'27 " -
1
(2
n-
+ 1) ,
1) Jo o-
.,e
S
.
=
n=oo ~
n = l
2" (2 n ) Jo_g
,
e-"
1
- 11 -
2 n (4 ,., - 1) (2 " -
F
~
A+ B a+ b
---
1) !
A+ B
-
a+ b - - - -- - - - - -(2 n
+ 1) (4 n + 1) 2 n !
Aplicación á las galer ías filt rantes (de p oca longit"d) eoit movimient o va1·iado. a= e; b = 0: A + B)2n-1 2Ioge - - e n=oo ( 1 {50 a ) Q = - A. 7r H e" ~ 1) (~ n + 1) ! (-1 n= 1 2
n:_
A+B
A+ B ) 2n -1
c2 loge - - e (50 b)
t= ---2k H
145.
n=ro
n
(2n -1 ) ( 21oge - - -
e
- - -- - - -(2 n - 1) (4 n - 1) 2 n =L 1 - 1
Determinación en el campo de los coeficientP.s K y A. (figu12
'
-
178-
!
ras 60 y 61).-Se trata de deten'l!linar los caeliicientes K y}. en un terreno gravoso, del cual se conocen por ensayos previos las curvas horizontales (cotas) del nivel freático. · Se empieza por practicar un pozo central (que puede ser un pozo Northon de
r
:¡ :
J'
20 .+3a cm. de diámefro, ó bien un poza ardinario ataludado, hasta la capa impermeable; después, segú n dos ejes normales, uno en dirección de las horizontales acotadas y e l otro normal (según la
-
or
7"
1
--o--- o-- -o-- D---o·- .J
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1 (J
t'
---o-~ -=o·z , J'
61 :t' 1
ou' F ig. 61.
máxima pendiente), se ,p_~r.tQ.ran otros pozds menores (de unos 5 centfmetr9s) y á distancias crecientes alejándose .del centro O. En los diversos pozos se ponen flo tadores con varilla hidrométrica, de modo que en cada uno pueda leerse la altura del agua. En e l pozo central se aplica una bomba y se extrae el agua que llega· •á él. A intervalos determinados de tiempo, señalados por un ero· nómetro que marqu e déci mas de segundo, se mide el gasto q de la •b omba y simultáneamente se mid en las alturas de agua en los diversos pozos; se tienen así las cuatro curv~s de depresión, según los do s ejes normales e n cada instante. La media aritmética de las distancias del pozo central á los cuatro puntos de intersección de estas cuatro cut·vas con el nivel primitivo se admite es el -radio de depresion l?reFativo al. instante t. Se continúa hasta que el gas· to q de la bomba es constante y permanecen constantes los nive· les d'e lo s cu.atvo pozos extremos,
,
-
179-
Se construye entonces un diagrama que tenga por abscisas los tiempos t y por ordenadas los gas tos q; la integral de és te será el diagrama del gasto Q. ó cantidad de agua ex traída desde el origen del experimento hasta el instante; con las mismas abscisas se cons- · truje después el diagrama de lo s r adios de depres ión R. Entonces se tiene p a ra ca d a instante t los valores Q y R, que sustituídos en las fórm ul as
,.2 Bs k=
Q
K=
r. ''" H A 5
loge
R r
Ht
dan los valor es buscados de A. y de K. Estas fórmula s corresp onden á las (49 a y 49 b) deducidas en el número 143, en la c ua l los va lor es de A e y Be está n dados en fundón de R y,. (radios del pozo centra l). Se repite varias veces la mi sma operación pa r a diver sos valores de t y se halla la medi a de los obten idos aplicando la t eo ría de ' to s minimos cua drados . D)
1Wovimiento de las aguas filt r ant es sob1·e tm fondo impenu eable inclinado.
146. Movi1111ento p erman ent,¡ en peudiente (fil);s . 62 y 93). a)
Movimient o en el sentido de la pendiente.-Ecuación di-
feren cial de la cnrva de depr esión.
Fig . G3,
Fig-. 62. d z
q =k
i, lz ·- Ix l - - . dx
I ntegrada, da : q
q(5 lJ l x=z - - . k), I ·
(
)
Z-- e k), I
-
k), I - --
q
(z -
Z )
-180-
en la q ue
q =gasto por 1" del mo vimiento p erm anente, 1 = pendiente del fondo impermeable, x y z = coord enadas de la cu r ra de depresión (fig . ti2), Z= altura del ag ua en el canal receptor. ·
Para q =k ), Z I s e tiene el movimiento uniforme, y la curva (51) está r epresentada por un a r ecta paralela al fo ndo y á la ~m~ . 1 P ara q > k ).., Z I la curva (5! ) es convexa h acia arr iba y toda e lla superior a l niv.el uniform e. Para q < k).., Z I la curva (5 1) es cóncava hacia arriba y toda ella infe rior a l nivel uni for me. Para q = O la curva (51) se r educe á la horizontal s = Z . Para q < O la c. urva (51) es toda inferior á la horizon ta l z = Z, y el cana l alimentado se convierte en a limentador . k).., {z 2
Para I = O se obtiene x =
-
Z•)
como en el núm . 137 . 29 Si Z es despreciable (caso de las al ca ntarillas en el campo y de las galería s fi ltrantes), ~t tiene: I z) . - -k).., --
q
Ix=s-~ (
(52)
Para x = R (53)
q
z = H
+ IR se
1- e
q
.
tien e:
k).., I ) (H : I R )= - loge ( 1.....:: - - q - H ,
de la que se deduce q en función de R, radio de depresión, y de H,, altura de la capa filtrante. E s posible construir un diag rama que tenga por abscisas las x y por ordenadas las z de la (52); esto es, la curva de depresión pa ra Z =O. L eyendo en este diagrama en escala n veces mayor, X
S
es decir, para x 1 = - -; z 1 = - - se obti ene la curva correspon n 1'l diente á
11
k, n
q
A., - - ; análogamente para t ener la cur va corres-
n pondiente á n I bastará r educir en dicho diagrama las ordena 1
i
das á - - y l as abscisas á - - de la s precedentes. ... n n'2 b ). · Movimiento en sentido cont1·ario á la pendiente del fondo.
181-
-
Por aproximación se considera sólo el movimiento del agua sobre el horizontal, r as i el problema se reduce al caso de I =O. (Véase el núm. 137 .) 147. Jl. d.Q
.
Para tener R en función de 1 se pone: - - d q = l (q - q,) d t, '
dq
siendo q 1 =K¡, H I es el volumen de agua debido al movimiento
-
18.!-
uniform e que alimenta la capa. Integrand o se obtiene:
t=
(55)
K'
~
¡
(2 q- 3 q,) loge
f O
1
1
2 q1
1 ( 1
+ + 3 q, + q, [ - . - . 3 22q"
(1- ~) + q
1)
.
q 1>
+ - + 2 3 q3
1 )-q/' 1 ( -1' + -1 + . .. + - + ... ] + .. . + qn n 3 2 ,.,
¡·
La seri e entre el paréntesis [ ] es conve rg ente y su resto r,. á q -q, pa rtir de l término n mo. U11 está dado por""< - - - Ú . q
11
Aquí también está dado q en función de R por la (53 ) . L a ( 55 ) se re suelve g r áficamente por aproximaciones. Es notable cómo el di agr a m a de las t, en función de R di fie r e muy poco de la linea recta. b) Cttrva de depresi6n aguas a.baj o.-se deduce por· un pro· cedimiento a ná logo, siendo Q' e l gasto absorbido cuando el radio de depresión ha alcanzado el valor R'. (56)
.
Q'= -
k
A.
-
R' (2H+I R' ),
b
y supu esto
d.Q - - d R' = l (q
dR'
2 (57)t=-Sk i
~ R'+ -H- loge 2I
2
+ q1) d t.
¡
I"-R- ) - - H a r c t a gIR' ( 1+ --. H l · H2
El tiemp o e mpleado pa r a que el ag ua se ago t e h asta l a hori· zontal, es: t = 0.3745 -
H
-
k ¡o·
.
Caso de v arios conductos absorbe1ttes .-Es interesante la de· t ermin ac ión del Ju ga r de los puntos de encuentro de las curvas de depresión de aguas a rriba y ag ua s abajo, respectivamente, de los dos conductos ady acent e<; . Esto se obtendría con la condición de que la suma de R y R' fuese igua l á la distancia D de Jos dos con· du etos . En la pr áctica es también interesante la de terminación de la al. tura mínima de desecación al cabo de un tiempo t , dada la profun· d!dad y la dis tancia de los conductos, a sí como también .la de ter.
-
183 --
minac'l'ón de la .distancia de éstos cuándo se conocen los otros elementos. Estas·investigaciones son r e lativas a l problema práctico de los drenaj es y ave namiento. 148. Estudios •·ecientes 50b1·e tas a.e;uas jiÚrantes. -Las fót;tas agt~as. fltt~antés, d~ mulas pr~ c edentes son de ia teoria · Torricelli. T eó r\c'! men te: el est-udio rna~ impo;·t an te es e l de No urthier, que, co';uó ~ 1 <l'~ Smr'eker 'y ·o rfos - autores , se apoya en la hipótesis dé que sea u= k .vi y no ,.~ k i, como ad initieron Darcy y Dup:Iit y como se ha supuesto en todas las fórmula s y en todo~ ¡os r esultados dado s en los números precedent es. A pesar de los muchos experimentos hechos. no está n aún de ac uerdo Jos auto~ la s aguas filtranres ·so bre lá ley fu ndamenta l del movimi ent o de 1 tes. Qu iza puJie~a sa tisfacer la ley" k im _si m ru viese valor~s v~ ri ab J es para Jos diversos casos .. Lo único . cierro es que la ley Dupuit Darcy simplific a bastante los . c~ l c ul os y si rve muy bien entre Jos limites de aproximación que consiente la mit ura leza. del ' · ' · ' · · · · problema. § 10. -lnstrnmentos de medi~lón.
de
·Al Hidróm etr os·.·. ·
• 149. Hitl•·ómet•·os .-Sirven para indicar la: a ltura del agua res· pecto á un pl ano de r eferencia fijo ho r!zonta l. , Hidró met•·os ·de varilla ·(,fi g . 65¡. 'Constan , en· ge neral , de una.varHia de.1 mader a (ó un hito de piedra) vertical ó inc!inado, según el talud de lá mar.ge n, . y g r ad ua da verticalmente·. El cero de ·· la grad nac ió n se corresponde ; en gen~ ral, con el fondo del curse> de -agua ó. el nive l del máximo ·est iaje ó con una . señal ó referencia en l as m ár-genes ·
Fig. 65.
F ig . 66.
Hidr ometrógrajos. -Los hidrómetros má,s perfecc ionados ó hi-
-
184 --
drometrógra fos co nstan de dos a parat os, uno transmisor y otro r egistrador; el prim ero ~e coloca en e l ag·ua en pozos es pec ial es y se reduce á un flotador qu e, con s us oscilaciones, tra ns mite las indicaciones de las variaciones del niv el del agua; el otro, dispuesto en una case ta espec ial, r ecib e m écanica ó eléctricamente esa s indicaciones, desc ribi endo automáticamente sobre un papel (que se arrolla por un meca nis mo de re loj erí a) el <Iiagraina de alturas de agua r especto a l t iempo. E l apa rato propuesto por Bazin (fig . 66) da directa mente el gas. toen función de las alturas h idro m é_trlcas . Tr a nsfor ma las seí\a. les hidrom¿tricas en se rlales d ~ gasto. Una vari lla, movida por un flotador, se a poya super iormente en el co nto rno curvilineo de una superficie co nvenienteme nte nivela da y ~óvil a lrededor de un punto . Esta cu rva de cont orno r epresenta en coordenadas polares la ecuación de la curva de gastos de la corriente; de ese modg las indicaciones hidrométricas ·se tra nsforman e n indicaciones d e g asto tt·a nsmitldas al aparato registrador. Este a pa ra to es muy con ''enie nt e en las tomas de ag·tta de conducciones. B)
1
'
Ta químetros _6 •·eómetros.
I categoda.-Apa1•atos que miden la velocidad super(icial'de las corrientes ile agua. 150. Flotador sencillo.-Puede servir c ualqu ie r cue rpo con tal que sea ligero. Se usan conos pequeños (fig. 67) ó esferas de metal (hojalata) lastrada s . Se elige un tramo de río de unos 100 m etros, lo m ás r ecto pos ibóe; se mide ~ obre él una long·itud; se limitan los extremos con dos cuerdas que atrav iesen el río, atadas á estacas ú otro medio que fije una línea. El a ire debe esta r en calma; el flotador ligero, bien v isible y que sobresalga del agua. Fig. 67. Se lanza a l río aguas a rriba del límite superior del tramo, y con un cronómetro ó un contador de segundos , se anotan el momento en que entra y el en que sa le del tramo limitado por las c.uerdas , tramo cuya longitud se conoce; así se obtiene la velocidad del flotador por 1", que se pue_d e admitir igual á la velocidad s uperficial. Re pitlen:lo la operación se o otendrán va-
1!
:
- 185 y el error probable:
E= 0,67
V
"2. ( n
2:v 5 ,)"
vs, - - -11( n - 1)
Si las observacion es s e hubiesen h echo e n Lramos desig uales /3, .. . ln, se •tendrá:
l.r, lz.,
cuyo error probable será:
'\.,V1 -y [ t.. ( E = 0,67
- --
-
(- n--
2
"2_ V- ) Vs, - ~
]
1) ~ P
Para medir la ve locidad d e un fil e te c ua lquiera s e limita un trozo menor de ca na l, de 20 ..;- 50 metros , se gradúan las dos c uerdas á partir de la misma orilla y se proce de com0 en el caso a nterior, echando el flotador e n un a po sición c ua lquiera y as ignando l a velocidad h a ll ada a l filete liquido c~r r espond i ent e á la media de las absc isas leidas a l paso d el fl otado r e n las dos cuerdas.
151. Con·edera sencilla (fig. 68).-Está constituida por una tablilla de madera 6 placa metálica fija á una cuerd a d elgad a que se a rrolla sobre un tambor; la veloci dad .se deduce por la longitnd de cu erda desarrol"lada di vidida p or el tiempo empleado. Este instr umento tiene muchas causas de imperfección y hay que tornarlo por comparación con un flotador. Se emplea en las crec idas de los ríos, ech á ndolo desde un puente.
II cat,egoda.-Apm·atos que miden la velocidad en un filete á cuc;lquier p¡·ofundidad.
T
152. Flotado r compuesto (fig. é,9).-Consta Fig. 68. de dos esferas huecas: una , lastrada, se ·co loca á la profundida d z de l filete cuya velocidad quiere m ed irse, y está sosten ida por medio d e un alambre delga do y r esistent e de la otra es fer a flot ante. Siendo d y D los diámetros de las es feras flotante y lastrada y conocid as la veloci·
- - 186 --
dad superficial v 0 y la Ve con que se mu ev e el s istema, se la velocidad buscada V x con la (58)
d ~ duc e
d Vx = · vo -
-
D
(v0 -
Vr) .
-
Sj d es desprecláb le •r especto á D, se tiene; = Ve ; si d = D resulta Vz = 2 Ve - v 0. Este instrumento sirve bien en los g r a ndes ríos , H umprei s y Abbot emplearon uno a nálogo en sus célebres experimentos en el Mi ssissipi. ·.~ z
153. Tubo de Pitot. lvfodificación de Darey.EI primero consiste en un tu bo encorva do en á ng ul o r ec to en la parte inferior. Se su m er ge co n la a bertu ra infe,-ior vuelta h aci a la corriente, y el agua se eleva en el tubo hasta im a cierta altura. La ve loc idad buscad a es evidentement e fu nción de la elevación h. El tubo de Darcy (fig. 70) está con stituid o por dos tubo s montados sobr e un a ~ t ablilla graduada ; uno de ello s tie ne el ex tremo vuelto hacia ~.-.::: .,..-;;;-- la corrie.n te y recibe los file tes ttt·x• t:a::li'.\!JlK>I!Rti!SE.Vt--.:!' a nbnados de velo.cidad ; el otro Fi g · 69 . ti ene el ex tremo v uelto hacia a bajo; en éste la componente de l a ve locidad es nul a y h ay una aspiraci.ón qu e produ ce un descenso del liquido bajo el nive l exterior. Llamando h el desnivel to t a l del agua en los dos tubos, q ne se mide con un noniu s sobre la gradu ación de la tab lilla, la v elocid ad está dada por la
.1 ·¡ 1 1 ¡·
1 1
¡
1
i 1
1
'
(59)
1'- es un coeficiente que se det ermi,n a ex pe rimen-
/ ~'
talmente~
Para f~ci l ita r la lect ura de los tu bo s fuera del · Rj~"e] agua u é'v~n llaves qne, movidas con cuerdas, pue·¡~, den detener el ag ua en los .tubos cuan do se qui er a . El tubo d e Frank, poco usado, no es otra cosa que el ante rior en el que los dos tubos están .con JI céntrico's y el interior en que e l ni vel es más bajo . contiene un f!otadur que lleva una · varilla graduad a, sobre la que se ~fL~==========~~.xc.• efectúan directamen te las lectura s) r/' F ig . 70.
.
h
_
f
G•·ad~<ació1z
187 -
ó tcwa del t"bo de Darcy.-La tara co nsiste en de -
termin ar fl . Se h ace a ctuar ·el instru mento en un fi lete cuya ve locidad se conoc e. Se a not a n V y h y se t iene p. de la (59)- Co mo fl no es const¡m te con la veloc ida d, es m ejo r move r el aparato en un estanqué d'e ligua tr.anqu ila con distin tas velocidades conocidas y anotar la s h co r r espondie ntes , y así puede co nst r uirse el dia g rama de t ara , q ue da directamente la velo cidad co r r es pond ient e a cad a h . Par a la t ara conv iene disponer de ·un ca na l basta nte la r g o, 50 -;- 100 m etros , en e l q ue pu eda dej a r se el a g ua tran q uila . E l instrume n to s e fi ja a un ca rrPt ón q ue s e mu e ve so bre canjjes fijo s en las orill as (v éa se fi g_ 76) . El m ov imiento un if•) nne puede o btenerse á b ra zo ó por u n m ecanismo. 154. .Molinet e de. Woltmanu (fig .71) . - Este in strumento cons is te en un moli net e q ue, ba jo la acc ión de la co rri ent e , gira y"pol.medio de un m ec a nismo especi a l señala el n úm ero de vu eltas que da . N Siend o n = - el n úmero de '\' UelT
ta s por 1" de l molin ete, la ec uación · que da la velocida d es: (60)
Vx = A n
+ B,
en qu e A y B s on con stan te s qu e se deter m in an e x p c r i ment a lm e nt ~ . B se ll a ma constante d e •·os am iento , p orque r epresenta la máx ima velocidad qu e no ll e~a á vencer el _roZa miento pa ra mov er el moli ne te, pues s i n =O, ~e tiene V x = B. Para corri en tes muy fuer tes B es despreciable y res ulra F ig. 71.
Ta 1•a delmolinete.-Se hace dete rmina ndo con dos experimen tos sobre fi let es de v eloc idad cono~ida las cons tant es A y B , ó bien det erminando el d i a~ra m a de ta r a de la V en función de n con diver sos experiment os, m ov iend o con v el ocidades conocidas el molinet e en a gua t ranquil a, del m ismo ·m odo que se h a dich o para el tubo de D a r cy .
-188!55. .Molinete de Ra:azaboni.-Es una aplicación del aneniómetro Robinson, de paletas semiesféricas. Sirve muy bien p a ra grandes velocidades.
III categol'ia.- Inst¡·umentos que miden la velocidad media sobre
~t~za
línea.
156. Vm·illa 1'e01·nétrica cfig. 72).-Se usa como los flotadores Consiste en una varilla ó un t ubo ce rrado interiormente y lastrado, para que se ¡;nantenga r ec to y apenas sobre sa lga del agua. Como sufre la impres ión de todos los filetes lig.u idos da direct amente la velocidad media, con varios experimentos, como todos los flot adores . Para que sirva mejor, se la pu ede hacer telescópica, á fin je alargarla lo necesario y que la par te inferior diste poco del fi .g. 72 fondo. Los r es ult ado? que se obtienen son siempre superiore); á los ve rdad eros, y Francis propone la fórmula de corrección:
e n que P es la profundidad del ag ua y P 1 la que ·alcanza la varilla Generalmente se t-oma
157. Molinete integ1·ador (fi gs. 73 y 74).-Es un molinete ordinario, que recorre ~una vertical con movimiento uniforme, mediante un peso que' desciende á lo largo de la varilla de sostén, movido por un regulador de paleta>. "Siendo N el número total de vueltas en e l tiempo T, la velocidad med ia Vm está dada por N (62)
V 111 =A -
T
+ B.
El molinete s e supone tar ado por e"l mé·todo indicado. L as seí'lales pueden hacerse con un aparato telegr á fico (fig . 74), que por medio de cont a ctos eléctricos marca sobre una tira de papel, que ' se arrolla uniformemente, seí'lales que r epresentan las vuelta ..;
ll
189 -
dada s y los t iem pos correspondi entes, com o i ndica el e squem a s i gui ent~:
\
Vue ltas. .10 v uelta s
1
S egundos
1
•.
~
1
·
1
~_:egund os _ _________ __________ =----_j
F ig. 73.
Fig . 74 .
I nstn tm entos i nt egradores á lo largo d e un a horis ont al. -Si los molinetes descri ptos r ecorren con movimiento unifor· 158.
-
190-
me una lin ea horiz on tal ú otra linea cua lqui era, se tendrá igualme nte la ve locidad media so bre esa linea.
F ig. 75. Para los ríos en aven idas, en que pu ede ser difícil mover el instrumento á lo largo de una v ertic'l l, puede r esulta r fácil moverlo en SPntldo horizontal y deducir de este modo el gasto. 159.
r:otocación de los molinetes. '
a) Pa1·a C01Tient-es pequ eíias y medianas se adapta el molinete á un a varill a, movi éndolo v erticalmente. l. a L a varilla pu ede estar fija en el fondo de la corriente (como en la figu1·a 71). Si el molinete es r egistrador eléctrico, pueden . hacer se las observa cion es desde la orilla. z .a Puede estar colocado sobre un puent e fijo ó m óvil parecido al de la fi g ura 75. · a. a E nlazancl.o dos ba rcas, como se indica en la fig·ura 76, y ase g urando e l aparato á un a v a rilla I'ígida sujé ta al puente q ue une las dos ba r cas . b) Pa.·a corrientes llltty profundas y g•·andes I'Íos se asegura el molinete :á una cade na provist a de contrapesos y manejable desde la barca por un torn o. . 4.a ·una dispbSicióñ semejante es la re pres ~ nt ada en la figura 77, em plea ndo dos . barcas ó bal sas. 5... L a dis posición de H arlacher es más co1npl!cada (fig. 78), pu es empl ea tres barcas con dobles a nc las. 6.a La disposic ión más fácil de todas y la más expedita se r epresenta e n la figura 79, y consis te en fijar el m olinet e á un solo barco.
160. E scala d e velocidades :- Coloca ndo un instrumento de la segunda categoría en di stintos pünto s de una v ertical ú horizon-
191-
tiü, 6 usando {¡il mo linete de la tercera categoría como integra dor; sucesivamente, para los diversos trozos de una línea , y atri buyendo las diver sas ve locidades medias r esultantes a l file te me-·
F ig . 76.
dio del trozo considerado, pttcden construirse diagramas que tienen por eje de abscisas dichas lin eas y por ordenadas las ve!ocl-
Fig·. 78. dades correspondie ntes á !os diversos puntos y que se 'llama esca-
la 'd-e 'rrelocidades.
·
- 192 -
Si pa ra todo s los puntos de una sección transversal se elevan normalmente á ella segmentos proporcionales á las velocidades correspondientes. se obtiene un s ólido llamado sólido de lqs velocidad es.
Fi g . 79. Todas las secciones pl anas de este sólido no son otra cosa·que las escala s de velocidades. En e llas ti enen singular importancia la esca la de la s v elocidades horis ontales, y entr <; éstas, especialm ente, la escala de las v elocidades sup erficial es y la de las velocidades v erticales. Cada una de e>tas esca las da una velocidad m edia r elativa á ellas . a ) Escala de v elocidades horisontales .-S e admite tiene forma parabólica. Si el fondo es muy irregula r, la cu rva presenta irregularidades simétricas correspondientes (Fig . 80). b) Escala de velocidades ve1·ticales .-Según los resultados teórico s de Boussinesq y experimentales' d e Bazin, la escala de velo cidades radiales en una sección circular 6 semi-cinular, están representadas por curvas de tercer orden. De 'ellas se deducen fácilmente las escalas de velocidad es v ertical,es. Pa1·a tma secció1t ¡·ectangulm· muy ancha,' la escala de velocidad es v erticales está representad a por parábolas de segundo orden. Para las s ecciones de formas i:ltermedias, ~e suponen cur·
V r·,_Ac : :, 1-
' '
•
.
, _ ..
~
L.
Fig. 81. vas intermedias; para secciones trapeciales, se supone una parábo la de segundo orden y eje hori zontal \fig. 81). La pr ofundidad t
- 1931 del v értice ó punto d e máxima velocidad vari a entre O y -de la 3 altura p de la vertical. Cuanáo las pendientes son muy fuertes, la escala de velocidades es una recta . Velocidad media sob1·e u1t a ve¡•tical .-Si endo V 0 la velocidad superficial y Vm la velocidad media sobre un a vertical, se admite com,o término medio:
v,." . .-v,- = 0,80 para Vm Vo
V0
= 0,70 -7- 1,20.
= 0,90 p ara V 0
= 1,20 -7- 3,00.
La p~ofundidad á gue se Vene la velocid ad máx ima, Vm, se es ~ = 0,62 p. . Velocidad m edia en la sección.- S iendo V 0 mdx., velocidad máxima s uperfici a l, y U velocidad media e n la sección, Bazin da la fórmu la : ~upone
v,má-..: .
- - - - = 1 + 14 U
ay
y+ I'J.
Q
r'
Rm
~ son coeficientes que dependen del gTad o d e aspereza, y
Rm el radio medio de la s ección.
Apro xi madament e se supone ·
.u
- - - = 0,80.-;.- 1,00, V0 máx .
Isótacas (fig. 82). -Son la s c urvas que un en los puntos de ig ual velocidad en la sección tr a !lsversal. S ir ven par a da r una idea de
·,
. . . ' : ..-· , Fig. 82.
la distl'i bución de las velocidades en la sección mi smg, y no son otra cosa que l as s eéciones d el só lido d e las velocidades paralelas-al p lá no d e la secc ión transve¡:sal del curso de agua. 13
r
¡ •
e)
J9t-
i
Ins tntmentos de medida para los tubos á Pl'esión.
Ull. T~bo de Pitot, modificado por Darcy.-Es e! mis mo descrito en el núm. 153; se ap li ca por med io de collares que ajusten perfectamente en el in terivr del tubo. L a lec tura se hace generalmente en dos tubos exte riores de cri stal y en comunicación con los tubos del aparato, com primiendo en el · interior e l 'aire para que descienda el ni'i'el del agua . · S! la presión es muy fuert e, co nvi ene r efe rir los tubos, para la lectura, á lo a lto de una torre, para anular, ó, por lo meno s , disminuir la pr es iórt mi sma.
'
.
162. Escala de velocidades 1'etdiales en los tubos á P1'esión.E1 apa r ato desc ripto Rntes s irve bastante bien para la detcrminacf()n de las pr ~sion e s radiales. R es pecto á esto han h echo est udios Bazin, Darcy, Boussi nesq y muy recientemente Torri ce lH en la · cañería de llegada del ac ueducto de Parma. Las fó rmulas m ás usadas son las de Bazin:
'
1')3
Umáx.- U ( - = 21 -;¡
YRm i
¡
Boussinesq: 11UÍX. _U_ _ _ _U _ = 22,91 (
3
¡¡ + s4.37 (]) ¡¡ 1'
)
(
1'
)
1
\1---¡¡;;;i /
con (]) (
~) =
0.576 (
r_ ~r ~r ~r 7 )"
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en· los que Ú es la velocidad genenca de los fil e les en el círculo de radio 1' y R el radio del tubo .
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1&3·. Centadores de agua.-Los cóntadores de agua para las
caf'lerías· de distribución urbana se dividen en dos grandes clases: Primera: contadores de émbolo, llamados también positivos. Segunda: contadores de 1'Ueda ó tw-bina, llamados dijel'enciales. Los po sitivos mid en la cantidad de agua introducida efectiva-. mente en uno ó m ás recipientes qe una capacidad dada. Los dife-
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-195-
r enciale s , como Jos m olin etes, miden el número d e r evo lucion es en una turbina. Los prime ros son , en g eneral , pn~f e ribl es por su m ayor sen sibilidad pa r a gastos muy pequeños y estar meno s expues tos á los d e t erioros dependientes de org·anismos delicados. En la par te refere nte á acued uctos se describen al g un os tlpqs. Contador V entu1·i. - El contador V enturi (pa te nte H e r schell) se usa para m ediciones e n tube ría s d e g-ran di á metro, co mo las primarias de una di str ibu cL n d e aguas potab les: Se usa también á pres icn na tural ó forzada para se r v icios de a lca ntarillad o, en filtraciones y servic ios hidráulico s minero s (fig. 83¡ . :: Está e mstituido por una parte de la tube rí a, que en un t roz o toma la for 1na de dos conos disp uestos en sen t ido contra ri o, de modu que su un ión forme una go la ó es trec h amie nto . La diferencia de p resión m edida con dos pi ezó me tro s á la e nt r a da y ,en el estrechamiento se llama caracte1'istica Venturi.
Fig. 83. La dife r e ncia d e presión e ntre el punto d e entra da y el de sa lida es la caída por 1'0samiento. E l cono <le aguas a rri ba es más co rto que el de aguas aba jo, y la r elaci ón en t r e e l á r ea del est r ec hamiento y la caftería se di spone para variar. e l reg; ist ro; ge ne · ¡·a l mente esa r elación es d e .1 á 4 + 5El gasto de la tu bería se de termin a mediante la ta r a d ~ l in strumento e n función de las características indica d as. U n indkador y r eg istrad or a~t~ m á tico señala el diagrama de Jos gastos co n d ti empo y gas to t ota l pasado pot· el rubo. E l reg istro pu ede transmitirse e léctricame nte á di:;ta n ~ i a . 164. Detenuinació n del ¡z;asto en los cursos de agua.~ 111étodo di1·ecto. - Consiste en recibir e l agua en un r ecipiente de capacidad C y d ete rminar e l tiempo Ten que se llena. S e tendráQ = -
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Se usa e n los manantia les y corrie n tes de gasto muy pequeño (hasta 10 litros por 1").
196 JJ:Iét odo indi1·ecto .-a) P a r a gas tos de 10 + 500 litros pu eden
usarse orifi cios con ca r ga ó v er teder os es tablecidos en la mism a corrie nte. Se mid e la s ecc ión tra nsv er sal del orifi cio y se d e t ~nni na la ve locida d media usa ndo las fórmulas y coefi cien tes corresp ond ie ntes . (Véase F oronomi a.) b) P a ra gastos s uperior es á 500 li t r os se dete r mina empl eando la f órmul a de l m ovin;J.ient o uniforme Q = mI R 1n i ~ t o ma n do el coe fi ciente corres pondiente a l ca so q ue se con sider e. L\1-,sección moj ada UJ y e l radi o medi o Rm se de termina n fácilmen te ; pero la p endi ente i e~ de difi cilísima determina ci ón. Par a obtenerla se mi de la dife rencia de nive l entre los ni veles del agua de dos secciones cuya di stancia se co noce , e mpleand o el a pa rato de U rlach (fi g . 84), q ue co nsta de una varill a vertica l gradu ada que d'esli za por un a nill o qu e· se sujeta su. ces ivame nte á dos piquetes colo cados en la ori lla, co rrespondiendo á cada una de las secc iones extr emas q ue limitan el t rozo considerado. La varilla i'leva en la pa rte in feri or una punta qu e, e nrasada con el ag-ua, i ndica el nivel exacto; po r medi o de un n oni us se apr ec ia el desnive l entr e la cabeza de l a nillo y el nive l de l agua en las dos secciones. L as cota s de la ca beza del anillv en la• do s posiciones se h a ll a n con un nive¡ de precisión . P a ra elimina r las osc ilac ion es de las corrientes se enrasa el instn\mento en un poc ill o la ter a l prac ti ca do en la oriF-ig . 84. ll a y en comuni cación co n la co rriente . Con este m éto do se ll ega á una ap r ox imación s uficiente en la dete r minación del gasto . Para una exactit ud mayor se usan l os ta quím etros. e) Usando l os t aq uímet r os de l a segun da categ'oria se di vide la sección en element os peq ueños, co n dos s iste mas de r ec tas ortogona les, y se h a ll a la velocida d en el ce ntr o de g r aveda d de cada uno; desp ués se s um a n los produc to~ de las ve loddades por las á r eas de los elem entos de la sección (fi g . 85). d) Si se empl e'a un taquím etro de la t erce r a ca tegorí a , sé divide la sección en fa ja s verticales y se mide la v efocid au m edia de ' la verti cal mediana de cada una , s um and o lu ego lo s productos de esas velocida des p or las á reas de las fajas corr es pondientes . G ráfica mente, t eni endo el p erfil del ca nee con las profundid a des P y el di agr a m a de las velo cidades m edias V 111 en las ve rtí-'
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ca les, se construy e la curva de las p Vm (llamada tambi én cun·n d.e Harlach er ). L a integ ral grafLca J p Vm de esta curva r epre senta e l g-asto ro tal de la sección. (Véase fi g . 86.)
~1 F ig- . 85.
Fig- . 86.
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164 bis. Mar eógrafo JI!I ier (1).-Es un apat·ato ¡· egist•·ado¡• m eCánico de a lturas del nivel de l agua; es utilisima s u ap licación en los estudios h id r a ulicos . Consta de :los cubetas ó depósitos By D de hi erro fu nd ido (figura 87), colocadas sobre dos soportes S y S'. La ba se inferior del depósito B esta atravesada por dos t ubos de hierro e y H. E l tubo e, q ue pone en comunicación los d0s de pósitos D y B, se eleva un poco sob r e el fondo de este último, y el tu bo H (al que esta so ldado otro ttibo delgado de plomo I-1' que se sumerge en el agua) atraviesa el fo ndo y ll ega cerca de la base s up erior B p ara evitar qu e .e l mercurio caig·a en el ag·ua. En la base inferior esta a tornillada f uertemente un a pieza A, que sir ve para cargar el ~parato y dar á conoce r la entrada de cualquier cantidad de aire . Esta pieza Á se compone de un tubo de vidrio fijo entre dos discos metálicos por medio ele cuatro per· nos; en la parte superi or hay una llave ó cierre hermético E y un tubo adiciona l G; este tubo se une a l de un a bomba de man o . pequeña que sirve para hacer el vacío; el me rcurio pasa del depó· si to D a l B; el agua sube por el rubo H' I-1, y cua ndo este li q uid o, después de haber llenado la parte superior del de pósito By la pieza A sale por G, se cierra la Ilav.e E y queda prepara do e¡ aparato para funcionar. El orificio de comunicación entre A y B, por su diám etro relativamente g r a nde y por s u posición , hace que· todo el aire que pue(1) Para el estudio completo y teoría del mareógrafo ideado}' construido por el eminen te ingeniero D. Eduardo Mier, v é ase la revista de la R ea l Academia de Ciencias y el f olleto llfa>·og>·aph e Mie1·, publicado por la Dirección del Instituto G eog ráfi co.
-
198-
da penetr a r en el interi or (por cualquier de fe·c to de construcción) pase en seguid a a l t u bo de cri~tal A, evitando curvas fa lsas en las indicac ion es de l a parato. El fl otado r F se mueve en el intc~ ior del de pós ito D con mov imi entos vert ica les, sig ui endo las oscilaciones de las rna1:eas del m ercuri o conte ni do en dicho depósito D; estas marea s son proporcionale s r del mis mo sentiJo que las del agua. L os movimientos del mer curio se regis tr an por m edio de un mecanismo s encill o q ue apar ec e en la part e s up erior de la figura. Hay dos guias Yerticales ll', ent r e las qu e des liz a un bastidor m, provisto de una manec illa n metá li ca, la rga y fl ex ibl.e, g uarneci· da en el ext re mo con un a p luma r egistradora qu e dibuja Las curvas el e la s mar eas s obre un papel arrollado á un cilindro p que g ira m erced á un a parato de r eloj erí a. E l ba:;t idor lit es utr¡lido ba cía abajo po r e l flotador F ,- con el cu al está un id o por m ed io de un cordón, y ~s a traído en s entido co ntra rio por_otro co rdón qu e pasa por !á poleas. A lgun os ma1 eóg rafos de e<;te sistema t ienen un limbo metálico q q, en el qu ~ un a ag uja r s igue el movimi ento del eje de la polen; s se l'' lala, s ucesiv am ente, la s alturas cor respondi entes de las aguas. Esta di s pos ición no es indi spe nsab le , y pued e s ustituirse por un a r egla g radu ada, ve rtic a l, en la que marque las a lturas la m isma ma nec illa n, ó un índice fijo a l bastidor. La instal a ción de este nota·bl e aparato es sumamente sencilla; á cada un o se acompaña n las instrucciones .necesa ri Js. La fig ura 88 r epresenta uno de los tra za dos de altur as de ma. r ea s, reg istra dos g r áficame nte por el mareógrafo de este sistema instalado en Cádiz . 165. Perfi l de la sección. - Conv iene e legir un tramo de río lo más r egular posible, t a nto planimé trica como altim étricamente. Cuand o se quiere obten u la sección de un río, es ind ispensable hace r so ndeos á div er sa s distancias de la orilla, y pu eden seguirse vai·i os tnétodo s: l. 0 .Mediant e un cabl e, en el que se han seña lado las distancias á la orill a; ;ma vez bien tirante el cab le, con un barco se hace el sondeo en los punto s seña lados so bre a qu él. 3.° Con una estadia se mide la di stancia d e :a da punto á la orilla. 3.0 Mientras se hace el sondeo en un a barca por cua lquiera de los m étodos anteriores , un operador determina desde la orilla el punto p.or cua lquiera ele lo s m ed ios sig uientes: a) (Fig ura 89). Se traza CE ...L. á A C. Se toma C D =DE y se tendrá A C- = C F y A. B = A C- B C. En este caso, como en el siguient e , basta una esc ua~ra.
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- 199 .(Figura 90). Se construye el triángulo A DE, rectángulo en D, y se traza e D ..L á A E, y tendremos: b)
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lli' Fig.89.
Fig. 90.
e) (Fig·ura 91) . Usando un gorti6met1·o se puede construir un triángulo A D e, rectángulo en D, y medir el ángulo A C D =a, y se tendrá A D = D,C tang a. Usando s6lo jalones, bande1•olas y cintas (fig . 92).-Si sólo·se
Fig. 91.
l)ig. 92 .
dispusiese de banderolas ó jalones y cintas, se pueden trazar dos líneas cualquiera A F y A E y cortadas por .otras dos paralelas
-- 200 C D y E F, se t endrá:
AC=
CD. CF EF - CD
Para trazar las dos rectas paralela sin instrumento s bas ta a plicar las leyes de las forma s armónicas de la Geometría . Cuando se quiere determinar el gasto de un c urso de ag ua de secció n irreg ul ar , se deben o btener varia s sec ciones del r ramo en q ue se ha med ido la v elo cidad y h a llar la media, q ue, multiplicado por la velocidad media, da r á el gas to. Pai·a más e xactitud conv iene ded ucir la velocid ad ent re cada par de secciones s uces ivas, para h a llar despu és una media in tegra l en tre t<' rminos fi ni tos .
Parte tercera
§l.-Acueductos.
166 .
Ca1~dal11eces a. r io
pm·a el consum o. -El Dr. Parkes aco n-
seja las s iguientes cifras: Usos domés ticos .... ... . .. . .. . .. ..... . ....... • . .. . ... 54,50 Ji tros. B¡¡ños genera les ... .. .. . .. . .. . ....... . ..•............ ·¡s,no Retret es ........ .. . . .. .. . . ............. .. .... . .. . .. . . 27,00 Pérdidas inevitables . . . . .......... . •. . .... .. ..... .. 13,50
Total ... ... ........... . . . ........ . . . .. 11 3,00 Uso s municipales . ......... , ......... . ... ........ .. .. . 22.50 Usos indLtstriales .. ....... . ... ... .. : . . . ............. . 22.50 " Total por día y habitante .... .. .. .. . ... 158,00 Nazzani da las siguientes cifras de la Compañia general de aguas de París: Por cada pe rsona (empadronada) ... .. ... .. . 50,00 litros al día. Por cada operario .... . ................. .. .. . 5,00 Por cada a lumno (militar) . .... . .... . ...... . . 10,00 Por cada caballo . .............• . . .......... . 76,00 Por cada coche de dos ruedas ...... . ....... . 40,00 ~. Por cada coche de f 1. 0 de lujo ............ . . 100,00 cuatro ruedas ... \ 2.' de alquilei" .... . ... . 50,00 Por cada metro cuadrado de calles ·con arbo · lado , patios ó jardines ........ : .. ..... . .. . . 3,00 Por cada tienda ........... . ..... .. .... . .... . 100.00 Por cada vaca .. . ... . .... . . . ................ . 75,00
-
202 -
Por un caballo de vapor y minute: Máquinas de alta presió n .... .... . . . .. . ....... . .... . 0,50 litros. Máquinas de expansión y conden"acion ............ . 10,00 Máquinas de baja pres ión . ............ . .. .. ... . . .. . 20,00 Por metro cuad rado de riego de calle: De 1 á 2.000 m2 , por cada mo ... . •..... . .. . . . . . ....... De ~.000 á 5.000 m", por cada mo.... ................. . De 5 .000 á 10.0;)0 m~, por cada m 2 •••• • • . • • ••••••••••• De 10.000 en adelante . .. .. ...... . ........... .... . . .. .
3,00 litros . 2,00, 1,50 1,00
Además Jos datos siguientes: Por water·closset pri ,·aclo, al día . ........ . ... . ... . 70,00 litros. Por baños (cada ttno) .. . ... . ........ .. ........... . 800,00 Por cada ur in ario público .. . . . .... . . .. .. . . • ... . . .. 1.000,00 Por cada reloj hidráulico (sistema Perdon!) ...... . 500,00 Bocas para el se rvicio de policía ........ .. .... . .. . 5.000,00 Fuentes, de 25,00 á 180,CO litros ..... . ..... . ....... . Bocas de incendios , de 10 á 30 litros por i" ....... . Como base de estudio para los proyectos de abastecimiento se insertan á contin uación las cantidades de ag ua co n que están do· tadas algunas poblaciones por día é individuo: EXTRANJERO
\Vashington. Nueva Yorlt..... Chicago . . . . . . . . . Carc assone.. . . . . Marsella. . . . . . . . . Besancon. . . . . . . . Dijon............ Burd eos . . . . . . . . . Londres .... .'. . . . Hamburgo....... P arís.... .. . .... . Cette . .. . .. . . .. . . Bruselas......... Lyon.... ........ Fil'll.de!fht.. . . . . . . Berlin .. ..... . . .. Breslatt....... . . Tropani......... . Vit erbo .. .. .. .. .. Colonia..........
300 568 300 400 470
litros .
246 240 107 135 125 123
106 80 85 70 54 36 132 104 96
»
L eipzig. .. Hamburgo . . .. ... Roma ... . ........ · Nápoles .... .. . .. Turin ....... .... · Génova .......... Cuneo .... .' ...... Macerata ........ Caltagirone . . .. . Catanzaro . .. .. .. Nicastro .... .. ... Pietr apersia . . .. . Potenza .. ... .... . Pizzi .. . ... .. .... · Habana ... . . . : ..• Manchester . .... . Munich .. ........ Detroit. ......... Lansana ..... . Ginebra .... . .....
..
80 50 900 200 95 120 200
lOO 34 96
33 49 37 23 178,00 84,0 80 575 -100 ?4
litros .
-
203-
EXTRANJERO
Boston .. . ........ Boa .............. Cincinatti. .. . .... San Luis ......... Limoges ......... Glasgo\v, ...... . . Dresde ... . . , ... . . Ade la ida ........ Fran cfo rt . ....... Brooklyn ......... Colonia. . . . . . San Petersburgo. Sldney .... .. Buenos Aires ... M¿ jico ... , .. . .
350 290 285
litros,
275
240 235 230 230 225
205 200 150 150
Li\>erpool. .. . . .. Bristo l .... . . . . Constantinopla. . .. Calcuta ... Rio Janeiro . . . Manchester . . . Bombay .. . . . . Valparaiso ·... . . Al ejandría .. , Cambridge. . .. . .. La Hay a. Stockolmo , . . . : El Cai r o .. : Amsterdam . .. .. Atenas ..
..
1~0
120
110 105 20 95 9 95 90 90 85
litros.
so 75 íO
50 40 35
ESPAii:~" A
Alicante .. . . . . . . 173,00 litros. Albacete. ·-. .... A.v il a . .. . . . . . . . 14,00 Bar ce lona. . . . . . 30,00 Burg·os (pa ra to· m3 da la població n) 8640 Cáceres ... , .. . . 27 litros Cádiz.. . . . . . . . . Ciudad Real , , . . 5,7 Gerona (p. t. J. p.) 1 10 14509
m'
.Huelva ....... . 100,00 litro s Jaén ...... . ... . 5,00 lJ!Iadrid: Fuente la Reina. m3 , por día.. .. . .. . 580 Bajo Abroñigal.. 1129 Alto Abroñigal. . 232 litros Pajaritos ... . ... 3600 Conde de Salinas, m3 por día. . . . . . . 10 Butarque.. . . . . . 26 Bajo del Retiro. . 38 Alto del Retiro. . 247,500 • I rún (p. t . l. p) por m3 día. . . . . , . . . 433
J erez de la Fron: litros. te r a.. . . . . . . . . 283 m3 Madridejos, p. d.. 30 litro s 80 Mérida, por di a y habita nte . .. . . More ll a , por día.. 3 ...;- 20 » Rota, por día .. : . 75 ...;- 80 » · m3 Castellana, p. d. . 285 A lcubilla ....... 337,300 li tros. Retamar. . : .. .. 40,500 Canal del Lozoya se 5upon e por· día y habitante ( o o hay dat os precisos).. . . . . 50 Madrid (por h ab i· t anre y día) .. . . 265 m• Murcia(p . t . l. p.),~ 4W 3,7 litros. pordta..... .. Segov ia. . . . . . . 400 m 3· Sevilla.(p. t.l. p.),)4000 litros. por d1a ... , . ... / 105 9 Soria. .. . . . . . . . T eruel. .. . : ., .. Toledo . . ... ·. . . 40 (?) • Valencia.. . . . . . 056
1
1
-204 ALGUNA S POBLACIO!\E S DE ITALIA
Poblaciones habitantes .
Poblaciones d e 1.000 á 5 .000 habi ta ntes.
Poblacion es de menos de 11 00 habi ta ntes.
Por día y .h ab ita nte
Por día y hab it ante
Por día y habitante
dP. 5.000 á 10.000
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lits . Agnone .. ..... A lba no Laziale Cateltennini .. . Cattóli ca Eraclea ... 'Civita-Vecchi a. Cori. . . . . . . . . Fossombrone .. ·Genzano .... . . Sortino . .... Tagliacozzo. Venosa ....... Villarosa . .. . .
52
93 94
20 130 44
171 /1 18 33 49 120
li ts. A1nan tea. A ricc in ...
40 ?:7
At:tona .... 21 Co lle tor to . . ... 50 Pa lom ba ra-Sa· bin a ..... ..
94 Gratte di Cas tro 75 Ischia di Castro 19 Ma id a .. . ..... 49
Norma .. .. .. . Of fida-. ....... Olevano R o ma · no . . . . . . .. . Orb e tello .. . .. Scur.cola .. . . . . Sici g·nano . .. S. B iagio Pla tani. ....... S . Vito Romano Tocco Casa uri a Tolfa . ....... Treia ....... .
38 207
lits. Ca rr ero La ziale S. A ng elo Sa· bino ... . . . . Dozza ... Massa Ma rta na 'P ermabi lli .. . . Rose ... ...... Ro te !la .. . . ... Salis an o ... -... Sarn a no ... : . . S. G iov-anni di Bieda ..
1(•5
1<5 23 29 955 34 109 274 448
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11 14 69 41 31 16 135
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187
En general, el co nsumo por día y habitante varia mucho. D e;pende de la naturaleza de la población; de la importancia del ccn· tro, de la fac ilidad de la cond ucción , d ~ la tarifa, del sistema de distribución y, sob r e todo, d el tiempo q¡te está en ejercicio el -acu educto. · Como t é rmino m edio varia de 50--;- 100 por habitante y día.
,
167 . Va1•iación del consumo con el tiempo.-Co•tsumo diario. No es uniforme e n· la s veinticuatro h ora s y pu ede suponérsele dis·tribuído como sigue: a) Se1·vicio dom éstico .-Se efectúa ~ n ·un as 7 horas : d e 7 á 11 y de las 16 á las 19. 1
1
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- 205-
b) Servicio de limpieza de las caltes .-Du ra o r d in a riam e n te 4 horas: 2 por la maíian a y 3 por la tarde. e) La s fuent es públicas funcion a n ..:e rca de S h oras. d) EJ co nsumo en la ind ustri a se r epa rte gen e r a lme nt e en la. jornada legal de 10 hor a s . Lla ma nd o Q, Q2 Qo Q,, los gas to s diar ios co rr esp ondientes a lo s. Cuatro casos considerados, el gasto má.xi mo por 1' será: Qi
q=-- --+ 3600 X 7
Q" 3600
>< 4
Qo
.Q4
+ - -- +--3600
>< S
3600
>< 1O
En g ene r a l se a dmi te que el con s umo máximo d ia rio es 1,50+1 ,8(). vec-es el medio diar io. Variaciones di1wnas y a¡¡nales en el Collsumo.-Se re presentan por diagramas sacad os de los acu eductos en explo tac ión y dan indicacion es practicas atendibl es e n casos análogos. Se admite tambi¿n qu e e l gasto m áximo anua l es 1,50 el gastQ. medio anual. Los dep ósit os de compensación si rven para equilibrar todas las. va riaciones del gas to . En los proyectos de acueductos es mu y co nvenie11te calcular todas las ob r as de de ri vación y la distribución to t a l d e la población, pa ra un gasto a mpli o, s u ficie nre a las n ecesid a d es de la mi s ma,teniendo en cu enta el aumento probable de población y las futuras necesidades industriales , y calcular la cañerí a de co nducción del mana ntial al punto de di s t(·ibuci ón (sobre todo si el r ecorrido es muy largo) p a ra un gasto mitad 6 mu y in ferior al maximo , reser-. van do el es tablecer ot(a cañería 20 + 40 años des pué s, c ua ndo las. neces id ad e~ Jo requieran . El interés del capital que se economi za en esa primera instalación compen sa holgadamente e l coste deJ. establ e cimiento d e 1á segünda c añe rí a después , co n la v e ntaja grandísima d e la dobl e tube ría . · 168. Toma de umestras.-Para el es tudi o físico y químico hay que cons ervar el ag ua en frasco s de tapón esm e ril a do, bien limpios y previame nte lavados ,·on e l agua qu e se ba d e a nalizar . Si el ag ua es turbia , a ntes d el aná lisis , se tom a un vo lum en determinado, que se fÚtr a en un filtro t a rado y seco. E l ag u a filtrada sirve para e l a ná li s is y las s ubsta ncias que han qu e da do en el filtrQ. se secan con ést e en una estufa a 1009 y se pesan. A l tomar del m a nantial la mu es tra que ha de analiza rs e, deben. ade mas anotarse las siguientes observaciones : 1.a N ombre del man a nti a l y lo ca lidad . · 2.' Fecha e_n que se r ecog·e la mu es tra.
- 206 -
Natura leza del terreno 6 de las r ocas y estra tificación. T emperatura del a ire. T emp er a tura dei agua. Ca r acter es or gan olépticos. 7.' R eacción con el pa pe l de to rn aso l. ·8." Presión b aro métrica ó a ltitud. 9.' E x posición de la ve rti ente. 10. Na tura leza de los cu lr iv\)S próx imos. 11. P r úfund id ad del nivel de l agua . 12. Proximidad de minas y s u a ltitud r esp ecto a l agu a. 13. Gasto ó caudal. 14. Daros de las últim as lluYias caid a s. 15. D is ta ncia a los egte r co ler os , ve rt ede r os , co lec t o res . etc é'ter a , m ás pr óximos, y s u a lti t ud. Para e l examen bacte r io lóg-i co hay q ue proveer se de r eci pientes es te rilizados y recog-er e l ag ua con in s Lru u1entos .á propósito (tambi én es t erilizados). Lvs especia li s tas s osti enen q ue este ex a· men y lo s cultiv os necesario ' de ben h a ce rse en el ltigar . Ca1·actel·es orga11otépt icos . -E l ag ua potab le ha de ser perfec' t amen te inco lora , li m picla , in odora, in si pida y agTadab le a lpa· ladar; la t em pe r atura no h a de s e r su peri or a 18° y co nv iene sea menor de loo. -'il. a 4." 5." -6.'
169. Análisis quí·m ico d el agua .- R a r as v eces es necesa rio el .aná li sis q uímico co m pleto de un agua. Para los ensayos de pot a bi· -lida d es s u fi ciente un an ális is q ue co m pr enda : 1. 0 La d eten n in ac ió n de l r es idu o fij o. 2. 0 E nsayo hidro LiméLri co. 3.0 Dos ificac ión de l clo r o. 4." !de m del a nhí dr ido s ttl furo,o. 5.0 Inves tigac ión de los nitra tos , nitrit os y a moni aco . 6. 0 Dos ilicación de las su bsta ncias o rginicas. 1.0 D et er minación del 1·esiduo fijo .-E n un a cáps ul a de por ce· 1o -mari a un li tr o de ag ua previa~ana ó platino se evapo r a a ba1 ment e pesada . El r esidu o de la e va p or ac.ión se seca en un a estufa a 1100, h •s ta ob tener un peso co nstante (3 -;- 4 he-ras >; est e p eso, .m eno s el de la cá p<ul a, da d res id uo fij o a 11C,O. 2. 0 E nsay o hid1·otimét1·ico. -Sir ve par a determinar la d u1•es a ·d e un agu a, expr esando est a dureza la cantidad de sa les alca linotérreas (sal es de ca lcio y m agnesio) con tenidas en el agua. D u r esa t otal, la de un ag-ua qu e no s e ha cal enta do. Du1•esa p enna nent e , la que· ofr ece des pu és de la e bullición. Duresa te mp oral, la difer er.cia entre las d os a nter iores. El hidrotímetro de Bo utron y Boud et es un inst rumento práct!-
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-207 -
coy fá cil para dar pronto una idea de las cantidade s de sales de e,¡tl y magnesia contenidas eil un agua . Consta de un frasco graduado hasta 40 c. c. y una bureta , cuya g raduación representa grados h!drotimétricos. En un r ec ipiente separa do se tiene una solución alcohólica de jabón a l 70 po r 100. Para m edir el gra do de pur ez a de un ag ua se v ierten 40 e. c . de ell a en el f r asco y desp ués se ll ena la bureta del licor ltid¡·otimét¡•ico y se empie za á verter el licor en los 40 c . c. de agua en cortas cantidades y ag ita ndo cada vez el frasco, hasta que se obtenga una espuma persistente (bastan un os cinco minutos). E ntonces se lee en la bure ta cuá ntos grados de licor se han empleado para prodncir la espuma, y éste será el g rad o hidrotimétrico del ag ua . Los hidrotimet r os más corrientes ll evan la gradua ción fr a nc esa . Seiigmann ha propu esto la escala sig ui ente: De O á 3 1) g r ados hidrotimétrico s. =a guas buenas . tolerables. > 30 á 60 > 60 en a dela nte . .. . .... . . .. . .. . . =deben proscribirse . . La buret a graduada ll eva sob r e el ce ro un g rado, que indica la cantidad de licor con que se produc e espuma en e l agua desti· lada . . Además de la franc esa hay otras g-raduaciones, q ue son la in· glesa y la alemana, que g· uardan las sig uientes r e lacion es~ Grados fr a nce ses. 1
G r ados ingl eses . 0,70
G ractu s alema nes . 0,56
3. 0 Dosificación del cloro .- E l cloro se encu entr a en las aguas al estado de cloruru; su determinación se h ace por la tran sforma· ción en cloruro in solubl e de una solución decin orma l de nitrato a rgéntico (17 gr. por litro) que se viene sobre un volumen determinado del agua qu e se ensaya, prev iam ente coloreado con unas g otas de s·olución al lO por 100 de bicromato potá sico . Cu ando el líquido toma una coloración permanent e roja '( debida á q ue empieza á formarse cromato a rg éntico¡, todo el cloro es tá precipitado al estado de cloruro de plata. El volumen en cm3 de so lución d e nitrato argéntico empleado s irve para dosific a r el cloro, sa· biendo que 1 cm' de la s olución precipita 0,00355 gr. de cloro. 4. 0 Dosificación del a"híd1·ido sttlfú¡·ico. -Se acetifi can 100 c m3 de agua con unas g otas de ácido clorhidrico y se tratan con una ~olución de nitrato de bario , y el a nhidrido sulfúrico precipita en estado de sulfa to bárico . Una parte de sulfato bárico corres ponde á 0,3433 partes de anhídrido s ulfúrico. 5. 0 Investigación de los nitratos, nitritos y amOitíaco . • a) Nit1·atos:-Se evapora á sequ edad un litro de agua: se ai'la-
-
208 -
de al residuo un cr istal de s ulfato ferroso y 1 cm3 de ácido s ulfúrico puro. Si h ay nitratos en cantidad apr ec iable, aparece una coloración parda. También la difenilamina en ácido s ulfúrico 11 : 100) da con los nitratos una coloración azu l. b) Nitritos.-A 10 cm " de ag ua se ag rega n tres go ta s de ác ido· su lfa ni lico, una gota de ácido clo rhídri co (r eac tivo de G riess), después tt·es gotas de c lorhidrato de n aftil a min a. Si h ay nitritos. resulta un a co loración rosácea. e)
1
Allloniaco.-A 100 cm 3 de agua se añ.aden- t m• de sosa 2
cáustica al 50 por 100 y 1 cm3 de s olución concentrada de carbo'iato sódico . Se deja r eposa r el precipitado, se decanta el liquido cla-, ro y se vierten 2 c m3 de so lu ción alcalina de iodnro mercúrico-potásico (reactivo de Nessler). Un precipitado a marillo roj izo indicará si ei agna contiene amoni aco. 0 6. Dosificación de las substancias orgcinicas.-Se fund a en· las prop iedades oxidantes del permanganato potásico sobre ellas. Se hierven d ura nte diez minutos 100 c m• del agua qne se ensaya 1 co n- cm 3 de so lución concentrada de sosa cáustica y 10 cm3 de 2 s olución titulada de permangani;ttO potás ico (0,32 gr. por !litro) . Se deja enfriar á 500 y se añaden 5 cm3 de ácido sulfúrico dil uido. y 10 cm 3 de ácido oxáli co centinormal (0,63 gr. por litro) . Cuando el líq uido se vuelve inco[oro, se vierté, á 'gotas, con una bureta grad uada, la solución titu lada de p ermangana to potasico, hasta obtenar una coloración roja perma nente . Sa biendo que 1 cm• de permanganato corresponde a 0,00063 gr. de !leido oxálico, se tiene· la ca ntidad de materias organicas expresadas en !leido oxalico. Es tas mate rias orgánicas t a mbi én se expresan en cantidad de oxígeno necesario para oxidarlas, sabiendo que cada cm3 de solución de permanganato contiene 0,00008 g r. de oxígeno disponible para t a l oxidación·.
Límites admitidos ge>~eralmente pai·a las aguas potables. 1.0 R es iduo fijo .... . ......... . .. .. 0,50 gr . p or litro . 0 Grado hidrotimétrieo ..... . . .. . 30° franceseS. · 3.• Cloro . . .. ..... . .... .. ........ . 0 ,015 g r. por litro .. 0 4. A nhídrido sulfúrico . . . . . .. . . .• 0,06 5. 0 Nitratos, nitritos y a moníaco .. Indicio s . 0 6. Substancias orgá nicas (en oxígeno coti'sumido) .. . . . •.. . ... 0,002 g r. por litro . 2.
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1·1~ .,
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209 ._
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Lim{te .máximo de la cantidad 4e sa[es, segú n A.les,santlri. , Carbonato cálci co .... ... .. ..• . ..... 0,250 graQl.o s por mil. magn ésico ..... .. . ... . . 0,045 Sulfato cá lcico .•.•.. .. .. .. ...• .... . 0,05() » magnési.co .... , : . ....... . . . 0,010 sódico ... .... ......... .. .. . 0,010 Cloruro cálcico .. .. . . . . .. .. . ... . . . ú,010 magnésico ... . .. ......... . 0,010 sódico•.•..•.. . ... . ........ 0,050 Carbonatos alcalinos . .. .. .. . . . . 0,020 Oxidos de hierro y manganesp . . . Indicios. Nitratos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,010 gramos por mil. Nitritos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Indicios. Amoniaco y sales amónicas . .... . Límite del residuo seco á 1()()0. . . . 0,50 gramos por mil. Substancias orgánicas. . . . . . . . . . 0,05 L ímite mlnimo de las substa~<cia, gaseosas. · Total: 18 c.
c. ~
Acido carbónico . .... . .· Oxígeno . . . . ... . .... .. Nitróge.no . • .........
~·
c. 2 6 ' 1.6
17:0. Análisis bacteriológico.
~xamen microscópico.- El agua contien<; muchísimos microorganismos ó ser es de dimensío.n es tan pequeí'ias que s ólo son vis ibles con el a uxi lio d e microscopios de gran potencia. De estos cuerpos unos son veg·e tales, otros animales; parte inofensivos, ~ otros pató )!eno s ó capaces de producir enfermeda des graves. como el tifu s, cólera , etc. A lgunos ·de estos seres indican, pues, la bondad del agu'l ó s u maia calidad. ·· Proust r ecurrió á los moluscos, que no pqeden vivir en a g uas completamente corrompidas, y part!~ndo de esta base, dedujo la. siguiente escala: ESPECIE DE MpLUSC!)S
CLASE DEL AGUA
P.hys'a fontinalis . : . . . . . . A guas sanfsimas. V-alvata piselnalis . . . : . . . sa.n as. L!mnea ·ovata.... . ..... ~ Limnea.stagn_alis.. . . .. . . . . comunes. Planorbis margina-tus .... .Cyc~as c_orn~a .• . : • . . . .. ~ By_tmia >Jmpura . . : . ... . . ·medianas. Planorbis comeus . .... . . 14
~
210-
Para el ex amen microscópi co de las aguas se necesitan estudios especlales ·y vastos, siendo imposible dar reglas prácticas suficientes para juzgar un agua bajo este aspecto. Sólo 'se' indicará el valor higiénico de algLmos de los microorgan ismos que con más frecuencia se encuentran . Entre los vegetales, las algas son la~ más numerosas, y de ellas {as verdes pueden considerars e como inofensivas . mientras que, higiénicam ente considerad as, son perjudicial es las . azules de · .cualquier forma. Las plantas acuáticas son ventajosas en g eneral, p ero nocivas ' c-uando mueren' y se descompon en. Entre Jos animales hay que dist!nguit' los de. orden inferior, que son verdaderos animales, y los protistas ú organismos celulares.
Ftg· . 9~ a . .
.
.
Fig.93.
. Entre los animales son frecuentes la Daphniap ulex (fi~ . ~2 a), clase de l~s .b,raquiópod os, orden de los crustáceos , y el ciclopo cuadricont io (Cyclops quadriaorn is l(fi,g 93). Ambos seres san característ icos d~ .!as aguas· impuras, palúdicas y de los rios. ·Los ',prlineros son ·á veces 1:an· numerosos, t¡ue dan al água un color rojo' propio que muchas veces ha sido objeto de ~uperstidones. Los prot!stas (seres primitivos) deb~n distinguirs e por su valer higiénico. Entre l:os tinicelular es, sÓi'o las diatomáce as ..(fig. 101) pueden decirse inofensivas ; casi todos las demás, como ·la Actinosphaeri um Eichorn.ii,(qg. 94), el Actinople1· iis sol'(fig. 95); los ,Jibori (fig. 97), los flaqueados (fig. 96) (os : mon~~·as (fig: 98) (Protistl citodulari) son siempre indicio de aguas cnr;rompida s, á veces .de nna putrefacci~n inclpienie ( Spptarp): ¡.:·} ·· . ' _,_. 171. Corrección de las agtfas )•G>tab.les.~Guando. un 'ag·ua con-tiene una cantidad excesiva de un elemento .dadb, el mejor modo y caSi único de.corr~girla es . mezclarla eón ·otr!i a&'ua. que tenga -deficiencia de aquel elemento, y e!1-proporc1 ón ·tai que la mezcla
-
2Ú
resulte con una dosis tolerable. Esta práctica puede ocasionar importantes economias en la construcción de acueductos cuando hay ·próximos var-ios m::mantiales, derivando solo ·parte de aquellos más lejanos y de aguas más puras . 172, .. Tempe,•atura.-;- Una de las principales condiciones de potab!Üq~d en un agu~ .es la ~i~escura; las aguas destinadas á la be-
Fig. 95 . . · , ~~~~·.
Fig.
...'
9~.
Fig. 96 .
.V
A
Fig. 97.
Fig. 98.
bida no sirven cuando su temperatura excede de 18" cen1 igrados. Para 'los riegos, a l contrario, es tanto ~ás útil cuanto, más· elevada su temperatura, pues las :aguas. frias perjJldican á la vege· tadón. · Según V . Rubci ( ArbeittmJ s ur Unters~;<clum.~ vp1i Wasser) y
-
21~-
según el anuario de las aguas en Francia, la temperatura del agua potable debe variar de 8 á 15" centígrados;· esta es la temperatura de ia s aguas buenas; como á veces hay que utilizar las me-
Flg. 99.
Fig. 100.
<;llanas, se admite como limite superior ISO centfgrados; pues, á partir de esto. produce ná useas y favorece el desarrollo de microorganismos patÓgenos peLigrosos. Fig. 101. F órmulas de Alib¡•andi.-El Ingeniero P. Alibrandi, en un r eciente estudio, d:t la fórmula para poder calcular la temperatura de ·llegada del agua después de un ·r ecord. do det erminado. A continuación s e Insertan las fórmula s ,q(!e deben emplears" en· la práctica: te = temperatura exterior, t 0 = temperatura de la superficie del terreno en grados · ~·~ nlí· ~~i . · ~r --~:: :..\.,;. rJldos, t ~ Len,¡.peratura donde se encuentra el acueducto, T, = temperatura final del agua en grados centígrados, T0 = tempJ:;r"!tura Inicial del agua en grados cenÚg_rados, e = coeflCiénte de conductibilidad interior del terreno, L = longitud del trozo en mett·os, Q = gasto en litros, h = profundidad del eje del tubo, ,. = .radio del tubo, coeficiente de conductibilidad de la fábr-ica ó del materiaL C i>l . · de que están hechos el ~l!bo y la galería, e, = coeficiente de conductibilidad ex~erior entre el materiaL · · 'd et tubo y la atmósfera,. P1 = perimetro exterior, · s = espesor-dela •fábrica ó del material de que está hecho e · tubo, ~• ·
.
=
'
213"p ·= perímetro mojado (grados ccntigraaos), S = perímetro medio de la fábrica, ó sea media de los períme· tros interior y exterior de la fábrica, así como de la
parte de fá brica que se halla por debajo del nivel-supe· rior del agua, suponiendo prolongado este nivel cortan· do las paredes del tubo, etc.; . a = ancho de la superficie del agua, Ka == coeficiente de conductibilidad exterior del a_gua al aire. La exactitud de estas fórmulas se ha comprobado con cuidado· sas observaciones hechas en acueductos existentes. a) Pa1·a ttn tkbo m etálico expuesto al aire lib1•e á la t empe · ratura t , se tiene: rL loge <te - T,) = loge (te- Tol- O,Oln2 - - . (63)
Q
.
Pa1•a un tubo de sección cualquiera no m etálico expuest•o
li)
·
á la atmósfera:
loge (te - ' 7 1) = l0ge (te- T 0 )
-
L
.Q
(~ loge 4em
0
S +4s 50
+
_1_) e, 51
e ) Tubo metálico enterrado de sección ci•·culm·, se tiene:,
eL
21t
loge (to · · T,) = loge .(to - To)- - - - - - Q cos
h
-1.
,.
d) Tubo compuesto de ;;arios troz o.,, en ios que varía el c!Íá· metro, la longitud, la profundidad y natural eza del . terreno y el gasto, sup0niendo siempre el tubo metálico de sec.c ión circular ~nte.rrado:
(64) :~ loge Uo ·- T,)
= loge
eL
tto- To)- 2 ¡¡: L - - -- - Q cos - l
h
r· .
e ) . Pa1·a 1m tubo no metálico, enterrado, será: '~
:.
loge {to- .TJ = loge (to- To) .2 ·JC
L.
-
~14-
!
f) Pa1·a unq aanja ó galería pequrdia, cons truid a toda en un terreno á temperatura t, se tiene:
.
Tti
loge (t -
." = loge
(t -
To)- -
L)
.Q
Cm
+ a Ka
· SoX4s loge -. - - So 4 . g) . Para un túbo metálico entm·rado de gasto variable, según la ley linea l Q .= .Qo - m x, siendo Q 1 = .Qo - m L e! gasto fin al, 1
-
·.
.
loge Uo- T1) = loge (/o- To)-
~
111
e os
-1
, ~·
(
r.: e - --
)( loge Q- Joge Q,
h
,.
P~ r a fa cili ta r los Láku los se inserta á continuación una tabla
d e los valores de la funció n hiperb óli ca cos -
1
_!!___
,.
Tabla XLJJI h
- 1
COS ·
. 0,00 1,110 0,44 1,10 tló~ 1,20 0;76 1,30 0.87 1,40 _ 0,96 1,50 1 04 1,60 , 1)2 1,70 1,19 1,80 1,26 1,90 1,32 2,00 1,38 2,10 1.44 :.!,20 1,49 2,80 2,40 1 1,53 1,57 2,50 1,62 2,t0 166 2,70 l ,'iO 2,!:0 1,73 2,90 1,76 3,1 o 1,92 3.50 2,06 4,00 1 4,50 2,19 2,30 5,00 1 2,40
~
6,00 6,50 7,0u 7.50 8,00 8.50 9,00 9,50 10.00 11.00 12,00 ' 13,00 14,00 15,0'; 1 16,0vl 17,00 18,00 19,00 20,00 . 21.UO .· 2~.00 ~3.oo
24,00 ~5,00
26 ,00 27,00
~s.oo
2,49 ')57
2;64
~ .72
2,79 2,85 ~.999 ~. " 2,99 3,08 3,16 3,24 3, 3~
3,40 3,47 3,53 3,59 3,64 3,69 '3,74 .3,79. ·3 83 3;87 3,9 1 3,95 3,99 .
1
29.00 30,0 '
~~·~¡ a3;,,o 34.00 ' 35,001 36,0U 37,00 . 38,uo¡ 39,00 40,00 41,00 42,00 43,00 44,00 45,00 ' 46,00 47,00 48,00 49,00 50,00 55,001 60,00 -65,00
~
4 (13 4'06 4;09 4,12 4,15 4,18 4 ?1
4'24 4:27 4 30 · 4,33 4,36 4,38 4,41 4.44 4,46 4,48 4,50
4,53. 4,55
4,57 4,59 4,61 4,71 4,79 4,87
¡;.
10,00 75,00 80,00 85 ,00 90,00 95.0v 100 110 120 1'30 140
150
160 170
i~~
200 1 250 300' 1 350 400 450 500 550 600 f 1000 1
4,94 '501 5;08 5,15 5,20 5,25 5.30 5,40 5,48 5,56 5,635 70 5:75 5,83 , 5,89 5,94 5,99 6,21 6.40 . 6'55 6,68 6,80 6,9! 7,00 7,09 7,60
-215-
. h .,
Fácilmente se cjeduce de la tablá anterior que, cuando muy grande, cos
~ 1 __!!;__
,.
= loge .2
---;;--:-es
_!::_
r _.
Tabla XLIV.-Coef iciente de cimd¡tctibitid ad exterier pa.~a las supet:fi.cies que están en contacto del ·aire.
~O.Hdod f ¡.,.,
O. ¡.,
1- - -C-oe_fi_c_ie_n_te_s_.- - ; l
iop.,Bol•o.
Tubo.; de hierro fundido (ú hierro oxida· do), horizont ales de rádio r. :... ....... o:oo15
0 000011
+ .r
0 000011 Tubos de cobre en las mismas .c oudiciones .............. ........ ..... : . . . . . . . . . 0,0006 + ' r O,OJ)Oi)ll Superfici es cilíndricas de r'adlo ,. de fá bri ca ó barnizada s y r evestidas de algodón 0.0016 + -'-=r..:.::..'-'Superficies de fábrica, planas y horizonta les ....... ........ .. . . .... . . .. . ... . . . . . 0,• 1016 0,000177 Superfici e de .fábrica , vertical, de altura h .. . ... . . ·........... ... .. ... . .. .1 . • •. . • 0,0015+ ---
~
~
Superficie horizontal de are'n a, . . . .... .. . ·~ . de agua: . . . . .... .. . :. horizoncilíndrica de radio ~al, moj ada ............. ' . _- ..
1
r; ·>.·.',...... .
----
dad intern~ • . , i ABLlÍ XL V -Coeficiente s de ' cond¡tc¡ibili . ,. .
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., !
Co<:llo!entes ••
SUBST-~NC .IA,$
---------------------~··~-----~ ~~·~'-~_, .
Arkna'cuarz osa ... ·. : ~· ~.-- ... .· .. . .~ . ... . .. Creta (caFbonato de C'a l) en polvo húmedo ... . Creta en polvo, lavada y seca ... . ...... . . . y pr~ nsada.- .. , .., . · .. . · ·.• ., . ~ . 4. 5 Arcilla Y, arena (Ans¡ro~m) . .. . . ...... . . ..... , . .. : . . ..... : . · : . . • •..... . 6 Arcilla húmeda 7 Piednr caliza de peso específico ._..- : ·... . 2,34 2 ,~7 . t •. . •. . . ;¡ ' » ·; • . • • u -'!· 8 li ~s¡cá~: ~onstr_u ~c ión : .. . ., .. .... .. .. . 9· , 10 T erracota (d- .1,98) . .... ... . ..... .· ... . . · (d=l,85): ... . -... ... .•: .. . :: .. . q · 11 l?izarr.a.. ·' , .- ... , . .· . ·.. ·.- .. ·.. - · -~ _. . .. , , · . ... 1 2 3
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14 15
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::·. :.-.-~ ..·: ::·...·.·: ·' .·: .·: . _. . :::
!Cáñamo.:: .. ·. . .. . . .... . .· . ·. . ·. ·.... . .. · .•....
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~~ ~}i~~~--~~~7-.~:·.·: ~- :.: :-_·._:_:·~: _:.·._:_:: ..
:::: .:·_:.:.: _
p,ooooif
0,00003 0,0 .. 002 .o,ooou3· .0,000;34 ,.
OOu038 ..
o:oou58 ,
. 0.,00047:; .
. 0,0•¡1!37 .
o 000f9 ' (!):000t4i ':! .0¡0007$ . , 0,0003& ., ' 0.00015 . 0 100001, : ·.
O,OOt,p1·, ., 0,00382 1 0,00778 1
-216-
•' Cuando la materia cuya cond\lCtib ilidad se qu!e.r e conocer está formada por varias substanci as, es convenien te tomar un coeficiente proporcio nal á los coeficient es de los elementos que componen la masa. · La dist,lbuci ón de la. temperatu ra en el interior de los terre.nos h asta la profun.d!d ad de un metro se h a estudiado en el O~serva torio de Montso uris e n 1873 y 1874 en un. ter;·eno herbáceo expuesto al sol. En la tab la s iguiente se consignan las medias mensu a le s observada s . ·' Tabla XLVI
11
-
~~.SES
e
DE L AÑO 1873-1874.
¡.ª
'
a
una vrofund idad de
• ;:;¡;·
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Octubre ... . ..... . . . . 11°,9 Noviembr e . . . .... .... 70/) Diciembr e ........ ... . 20 ,ó Enero . . ... .... . ... . 4,9 F ebrero .... . 5,5 9,1 Abril. .... • . . . . . . : . '15,5 Ma~o .. : . ... . ; .. .. 17,2 Jumo . . . . . . . . . . . . . . 23,4 Julio . . . . . . . . . . . . . . . 24 ,9 Agosto ... . .• . ...... 21,3 . Septi,e mbre ....... .. 20,0
f""· ·······.····. 11
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om,ó2 om,to om .,20 om,3o orn ,oo
- - - -- --- ---¡ 100,9 6,5 '3,2 3,9 3,4 6,2 1U,7 11,8 17,7 21,2 18,0 16,3
11°,6 7,0 3,8 4,3 3,7 6,5 11,1 12,3 18,2 >
-
18,4 16,7
11°,9 7,1 4,1 4,2 3,7 6,5 10,81 12,1 18,1
.12". 2 7,2 4,3 4,2 3,7 6,2 10,6 12,1 18,0
21,2 t9:o 1 18.8 17,3 17,1
-
14,3
9,?
7,1 5,9 5,5 6,5 9,7 11,7 16,2 18.911 f8,4 17,3
Al apllcar ta:s fórmulas exp'ucstas es preciso te.n er espe'c!~l cuidado en no adoptar como temperatu ras del terreno las extremas, que sólo duran muy corto tiempo; pues en e se caso se obtendr!a n resultado s exagerado s. , La t emperatu ra máxima del te rre no debe ser la 'iná:dma en.tre las ten¡.perat uras q11e duran mayor tlem¡¡o : 173. Filtracion .-Puede ser natural ó a1·tijicial, . en grande ó peqtuña .escala. Las materias filtr ante ~ pue,d en ser de a.:clón mecánica , com0 la arena, grava, arenisca pulverizad a, piedra pómez, .escarias de ·altos hornos, amianto, lava, algodón, paja,pape l , sin cola, piedras porosas, etc.; de acción química. como la cal, carbonato de barió, limaduras de hierro, sulfato ferroso, etc., y, por último, d e acción m ecán ica y química al mi omo ti empo, como el carbón. Este último es el prefe rible por su gran efi'cacia de puratriz, Á la filtración prece de siempre la de~antación, con lo cual se depositan primeramente Iá mayor parte de las substanci as en
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217 -
s uspensión, haciendo pasar et agua por un dep<is!tó llamado estanque de decatttación ó de sedim ento, con la entrada por abajo 11 y la ·salida por la parte superior. de los ríos agua el zar utili para aplica Filtracíórr11atural.-Se y torrentes á través de los depósitos aluviales que con frecu encia forman el lecho y las márgenes. Este sistema !véase pozos y g:a· ! erías filtrantes) supone que el lecho es t é formado por elementos fácilmente permeab les y qtte la corriente sea bastante fuerte para arrastra r las impurezas contenidas en las capas superficiales é impedir la acumulación del"fango que se produc e siempre en -las superficies naturales de filtracion, por cuanto esto, además de inutilizar el filtro, podría hacerlo peligroso higiénicamente. Filt••ación artificial en gran escala.-Se practica para hacer potables las aguas pluviales, antes de recoge rlas en los algibes ó c.iste rnas, 6 para las aguas de los ríos, torrentes, lagos y, en gene· ral, todas las aguas sup erficiales. Las obra_s nec esarias constan de .dos ó más depósitos de deca ntacióp. ex~avados en el terreno hasta unos 4 metros de profundidad, y a Jos que van anejos dos ó más grandes depósitos filtrantes. Los estanques de sedimentación están provistos de desaguadores par~ extraer el sedimento. Las paredes se forman generalmente por una capa gruesa de arcilla apisonada, revestida de fábrica con mortero de cemento. El agua clara pasa por medio de tubos ·de fmidición á unas cajas de madera que desembocan en los filtros, con o·bjeto de impedir la socavación que en ellos produciría el chov·r o direeto; el agua att·aviesa ' e n los filtcos diversas capas, que p¡¡eden ser, por ejemplo: l,L Arena muy fina lavada, espesor 0,80 + 1,00 metros. Conviene siempre que la primera capa se~ de arena muy fina, que pueda recogerse y trans.portarse fácilmente, por contener la mayor parte de las impure zas, .siendo así t~á~ duradero el. filtro y más /.'~ .. fácil de_limpiar. 2. ~ Are na gruesa: 0,20+0,30 m.etros. 3." Gt'ava fina: 0,20""':-0,50 met ros. 4." Cantos medianos: 0.20+0,5d'metrÓs . . 5." Grava gruesa: 0,20+0,50metros. Del fondo' de los filtros pasa el agua por .medio de canales de fábrica á un colector únic<:>_, del qúe se ex trae con bombas. El rendimiento de esfos filtros es de 1 + 2 m 3 éada 24 horas por cada m• de-- súp.e¡:ficie. En,tre los ·filtros más notables de este gén'ero figuran ios de Londres (en el Támesis), que dan unos. ~.300m' al día, y los grandes filtros de Berlín, gue dan 80.000 m3 • ·a · limpieza de los filtros se hace· cuando p.an suministrado .:nos 20 m" por m• en verano y 50 en ínvíer¡10, ósea unas 20 ve~es -al afio. En .cada limpia se-qui~a una capa de arena de 1 cm.; cuando
'
-218el espesor de la capa de arena se ha reducido á la mit_ad·, se la-repone, ó bien se lava la arena extraída. La lf.mpieza de l'a arena se hace en tambo~es especiales, cónicos, giratorios alrededor de un eje provisto de puntas y poletas, á los que es lanzadlt"la arena por medio de una hélice que se mueve en sentido contrario-al de una ·corriente de agua que también atraviesa el tambor. La ar~na- pier de en este lavado el 90 por 100 de las impurezas. Los higienistas dbcuten mucho la eficacia de los filtros y sostienen que todas las -bacterias pasan á trav és de la arena.' De todos modos. se usan mucho y con éxito donde no hay otro medio de abastecerse de aguas pota bles. Filf¡·os indttstl'ia[es.-Se usan mucho )os ftltros para las indu;;tria s que requieren en general agua clara, aunque mantengan al gunas impurezas fisiológicas. En estos casos, las substancias filtrantes, además de la arena sobre grava, son:-la madera, la pasta de papel, algodón, espqnjas, etc.· Hay un tipo-muy modeJ·· no , perfeccionado por la Compaj\ia Kemicott (P•a. ris), que consisLe en el tra-, '·, tamiento automático d e cantidades. variables , de agua -con cantidades v,aria, bléS' de reactivos, de .los que los más eficaces son la c'a l" y la sosa, .fUtros domésticos.-La
filtva:ctón d!Jméstica en pe· quei'la· escala. resulta·, más ' · i. provechoba., La fig. ·!02 rept:esenta uno de los filtros·más comunes; consiste . eno un · vaso que á p o_c·a distancia del ~ondo · tiene un . diafrágma perfibrado, e·C1·Y encima tres Cllo' pas;Ia pdmera de gravilla Fig .. l02. molida; la segunda de gres y carbón, y la superior de arena~ encima se cc;>loca un disco. de madera ó piedra con varios agujeros·cubiertos c0n una ·e sponja; .e\ agua se vierte por la. parte • superior y se recoge por abajo, .por medio de un grifo ó llave: El· efecto· de los filtros es sólo mecánic?, y cuando no pasa ·. el
- 2193 color azu lul tr ;llnnr. que se di,uelv e en g lóbulos de 10 OOO de milímetro, quedan detenidos t a mbi én muchos micrl.lor ganismos patógenos, como los de Ja' ti sis y la pulmonía , que ti enen un diám et r o doble; bajo este aspec to, las fuen t es fil· t1·autes (fig:. 1''3) e n las q nc e l ag·u·"' se fl!· tra á presión á trav és de gTtS, dan óp tim os result ados. La fi g. 104 r e pre,e nta un filtro ChamberJan.l con la bujilit poros a . La limpi eza s ~ hace exponiend o la bujía al ch orro de un a
Fig.
Fig. 103.
10~.
fuente ó poni éndola á J;l. ll a ma de un mech ero de gas ó en un hor.~ , ;. · no para quemar todas las materias ,orgánicas . L a filtración r es ul ta cuando las ag·uas son tur bia s; la s opali;nas,_ debidas a la a n;:ill a lechosa en suspen"sión, r esisten la acc ión de Jos mejores filtros. Gen~ ralm entt el enturbiamiento depe nde_de la mala ejecución de "ta's obras de conducción , ·que deben evitar la. penett:ación de las agu'a s de lluvi a con capas de a rcilla bien comprimida, de hormigo n ó mortero. GASTO
DE LO S
FILTROS
Fili1·os sin presión . BuhJ"ing . .. ..
C ba mberland. . . . . . . , . ..• Barstow .. . De ~Iol .. . . Cheavin .. . Maigne n . . . . . . . .. Agnecsens .. .... .. . . .
gasto p or hora . . , . 12,000 litros , 3,750 1,500 360,900 32.835 •. 4,050 • . 15,600
,. -
220 -
' Filtr os con presión IBreye r (pres ión d e 0,37 me tros de agua l . .. . . .. , . 114,000 li t r os. (p r esión d e la cai'lería)., . ... .. 1 • •• 210,000 Burhing econ 300 golpes d e émbolo po r hora). · .. . 517,000 B ha mberla nd (á dos atmósfe r as) ... . ...... . . . . 165,000
1
i
' E stel'ilización .- Cu ando se sospe ch a que un agua cont iene 174 micr oo rgani ~ mos pa t ógenos, h ay que r ec urri r á l a .e st erili~ac.i ó n.
C a b_e con side r a r la filtración co mo un a es te rilización pa rcia l, que pudie ra ll a ma r se m ecán ica . S in emba r go, la verda de ra esterili-zación es sie mpre fís ica ó q uímica. L a fí s ica se efectúa por medig d el ca lor y de la e lectri cida d. La quími ca, por medi o de r eacti vos. L a: este rilización por m edio de la elec tricida d se v e rifica h a ci e ndo _pasa'r por el agua una f o rtí sima corriPrite eléc t r icá; el muc ho -co9te d e la operación no perm ite h asta aho r a a plicar e n gr~ n es_: ca!·a el siste ma. La es terilización química p ued e h acerse d e muc h ísimo s modo s, -los más convenientes s on tres: 1. 0 Por me di o d el p erm a n ganato cá lcico: 2. 0 P or m edio del i o~o. 3, 0 Por medio' d e l ozono . El p erma nga nato d e cal , propuesto por Gira rd y Borda s, y a d optad o por P. G uich a r, cua nd o se h a-lla e n e xceso en el a g ua , d esconiv.one las S\tbs tancias orgá nicas, y pasando d espués por una -capa filtra nte· d e negro anima l y óx idos d e m a nganeso (los me nos ox igena dos) , for ma ca rbona to d e cal y óx ido s mang ánicos, los c ual es, r educidos por el carbono y por las s ubstanci as or g ánicas, re.g ene ra n e l óx ido manga noso. El iodo ebr a co mo un antisé ptico e n é rgic o El agua , t r atada con
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- - - d e s u v olume n de iodu, qued a libre de todos los gérmenes 10<¡.000 . . . y. s ubst a n cias foi·¡:nadas; ce usa d e la acción en ér g ica de este cuerpo , pe r o adquie r e a Ig o del color y sab or m etálico. A ña die ndo por. ca da 100 litros de ·ag ua d os g r>uqos d e" hipo sulfit o sódic'o, s e f orma una ca nt idad pequ ei'li s ima é ino fe nsiva de ióduro . D espués de esto se pa'sa el agua á tra v és d e un filtro d e cari.Jón que no te nga fosf a tos. Por esto es prefe rible el carbón de azúcar mezcla do -c on ' /• de cao lín ó arcilla lavada y •¡,. de a lquitrá n. Este -mé todo d e es terilizaci ón, propues to y e nsayado . por Allain e n Mars e lla en 1894, impo rta un coste de un os sie te cé ntimos por m etr o cúbico de agua. Puede se r obje to d e esta blecimient o d e ,gr a ndeS este l'ilizado r es a utomáticos e n frio. Tix ier pr opone <i on v e ntaj a el pe rmanganato de a lúmin a y d e ba rita , r eactiv os que
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221precipitan tota lmente. Alfredo y Alberto Berg:é proponen el peróxido de cloro . El o;,ono es un poderoso antiséptico .En 1895 Marmier y Abraham lo al?licaron con el ingeniero GosseÚn á la esterilizaci ón del agua del acueducto de I.;ille. La instalación aonstaba de tres partes: 1. 11 Instalación eléctrica. 2." - Aparatos productore s del Ózono. 3." Aparatos de esterilizaci ón. El ozono obtenido en los generadore s pasa ba por un a columna. de fábrica, en la que se hallaba en presencia del agua que se querí a esteri.Uzar; en el interior de 1la columna se verificaba una cfr, culación metódica del ozono y del agua. Una filtración lig\!ra eli~ minaba previament e las materias sólidas en suspensión. Algunos. meses después de la instalación empezó á funcionar una Comisión nombrada por el Municipio de Lille, y tras una serie de estudlos, estableció que todos. lo~ microbios patógenos que existlan eP, el agua examinada se habían destruido por completo tratando el agua con una cantidad de ozono equiva len te á seis milígrlj.mos por litro de aire. Sólo quedaron a lg unos g.<rmenes del Bacillus subtilis, inofensivo para el hombre y los animales, y que también puede destruirse eleva ndo á· nueve ,miligramo s por litro de aire la cantidad de ozono. Esta esterilizaci ón cuesta menos de un cénti~o por metro cúbico de: agua, 175. Instalacion es pa1·a elevaci6n.- La elevación mecánica·d e las aguas pa ra abastecimi ento-de las potables no conviene econ ómica, t écnica ni higiénicairtente, y sólo puede aceptarse . cuando. _. haya imposibilid ad•de proporcion arlas de otro modo. E n algunos casos,. muy especialis.i"'10s, sí puede convenir; por de po eje mpl~ : donde haya una variación periódica muy grande blación, como sanatorio>, balnearios, ·etc., y esto como auxiliar en los m eses de mayor cons umo .
A).-Agua s supe•·(icial es. 176. Ciste1·na~.-Constan generalmen te de un a cuencaal!~ep
tadora , constituida por la s cubiertas y azoteas de las casas ó por una zona de terreno elegido y cercado. A pesai· de Jos mayores cuidados, no pueq.en evitarse las causas de contaminac ión ppr .el ~ suelo; por eso, después de una seqaía, conviene tirar las prim'eJ:aS . ·. aguas pluviales que se recoj a n . . El depósito ó recipiente en que 'se reunet¡ es una obra de fábrica, generalm"en te subterráne~j y cúbierta: las aguas llegan.a él por tuberías . .La capacidad se determlná en función de la cañtí_?ád
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222 -
·de !ltivia caída en e l a lio y de ·l a superficie de la cuenca de alimentación. (Véanse da tos pluviométricos. l Para las cisternas p e queña ~ co nv iene la forma de planta circu•lar, con bóveda es férica ó a nular a poyada en un pilar central. Las cis ternas grand es generalmente so n de forma rectangular, con bóvedas apoyadas en pilares. E1 es pe so r de los muros (si no ihay que h acer cálculos es pecia les ) debe se r próxi'mamente la mita d de la a ltura del agua, y el ni v er de ésta no debe exceqer de l plano de la ·imposta. El pavimento se háce de hormig ón enlucido ·de cemento. Otras veces son un trozó de ga lería de secc ión ovoi·dal invettida.· De beri _tener siempre a livia deros de fondo y de su· perfic!e, y es muy conve'niente dividirla en compartimientos, t a nto para facilitar las r ep,arac·i ones co mo por alg una contámina<Ci Ó'n, y no tener ·que verter toda e l' ag ua . Deben poderse instalar bomBas. El terreno q ue rod ea la -cist erna lía de tener la pendi ente h acia el exte rior. L a figura 105 representa la llamada ·cis terna veneciana; desti-nada únicamen te á usos domésticos,
Fig. 105.
Lagos artificiales ó depósitos.'-Los depósitos artificiales en el cerramiento de un valle por medio de un dique ó presa, con objeto de retener las aguas pluviales· en la estación invernal y utilizarla s duraóte el estío. , , La cap~~;c.idad del depósito se de t.e rminru en función de la altura de lluyia y de la amprttud de la cuenca cuyas. aguas afluyen 'al vaso. El dique puede ser de tierra ó'de fábrica. ~s condición indispensable la impermea bili.dad de la cuenca· y la r esistencia d~ l t errenÓ donde se ~on st ruya la . pre~a. así como . · ' ;¡a a~senc_ia de toda habita~_lón. La t óma de agua debe s·er profunda, pa ra evita r los cambios 1'17.
-c onsi~tcn
-223-
temperatura;· pero n~ 'ta"ut'o que irrast~e los sedimeti, tos del fondo. Las llenas rápidas re m neven los· sedimentos', cosa q>erjudicial. Para el cálculo de las presas, v éase parte tercera,§ 3. 0 •
brusco~ de
l78. De~i;;aciones de los l'ios y tdgo.<.-EI agua obtenida asl es potable sólo en algnnos casos, debiendo filtr~rse previamente .
. B).-Aguas subterráneas. 179. Manantiales y su descubrÚniento.-Los · m~n~rltiales són' 'los afloramientos n.i.turale; de las aguas subterráneas. cu'ando rlo ;aparecen al e:<.terior, hay varios criterios qte sirve u de guia par~ . :· · '' . encontrarlos. Los ~aracteJ·es' g !!ol ógicos y '¡a orografía d~l 'terreno, la élase de plantas y el exatD..en aten.to-de ·todas Uts 'cii'cúnsl:~ncias Íoca'té s puede~ dá r indicios ~eguros. Cu~ndo an'res d e la s~lida ae} sol, e~ peCialmente en v et:ano, st v e desprenderse vapor de· la tier·t:a, es in,Ucio de agua; otros (Bellidor) asegurau la existencia de agua cuando los mosquitos vuelan cerca de la superficie del terreno; la e xistencia de .junco_s ó plant¡ts·acúáÚc a s, la -menta silvestre, etcé.. · tera, indican también agua. ·En el estudio de los manantiales hay que considerar: t.• Su oJ•igen y cuenca .hidrog¡•áfica. - Pueden ser' profundos ó superficiales; Ios•ptimeros son' constantes; los s egundos, muy variables; la constancia varía con la• altitud del manantial y es máxima al nivel del mar. _Depende del tie mpo que el agua de lluvia emplea en llegar á la c_a pa de la fuente. Para reconocer directamente la extensión de la cuenca alimentadqra, se acostumbra á colorear el agua en el\ punto que se supone orlge'n de la cu-enca y ver en cuánto 'tiempo ;sale .el agua coloreada. Se usa para ello la uranina, substa ncia inofensiva y de una gran potencia colorau'te; e l torio e;s azul verdoso. · Hay que comprobar la cantidad de lluvia correspondiente á la cuenca orográfica con el gasto del manantial, para ver si la cuen· -ca 'd é :aliinentaei<)u corresponde ó es ·más extensa ·qué la oro-
gráfica.
• .,;· z.o .Natu,·atesa de las roéas ·que at1•aviesa. (Véase núm. 28'.) ·,r 3~0:. Ré.g¡ime~del. gasto y régir(llelt COJ'J•espándiente de ttu·vias. La medición ael gasto ·debe hacers·e ~n ·varios periodos durante i:• ·oatguno·s años -consecutivos·,. formando · _c oa ·los resultados' un. dial·: 'gr·a ma, '.en·er qi/e se consiguen todas" las obser.v ac!on es sistemiti. eás·; : p~uv-lóinéúicas-é "!Údr 0méfrtcas· de la cuenca. ·4.0 Examea f ísico-químico y bacteriológico.-A lo expuesto
- 221-
en el núm. 170 sólo hay que agregar.qne ese examen debe hacerse después de periodos de grandes precipitaciones atmosféricas. , 180. Obras de toma de los manantiales y conducción de· las aguas. 1.• Manantiales que nacen en •·oca viva.-Basta pon,e r al descubierto la roca y practkár en ella las obras de toma. 2.• Manantiales Jitli·ados en detritus y q~te se manijies'tan en pequeiias venas.:_Se hace un drenaje para recoger las aguas esparcidas y se procura alejar las agu¡1s arriba de la filtración . . .s.o Manantiales que :;e manifiestan e.n los terrenos sujetos á e••osiones,-Se procura alejar el manantial hacia terr.e no sólido y luego se le hace aflorar en un pozo de' toma por medio de una ga-· · lería mayor ó menor. · Edificios de toma de agua.- Posición, lejos de los lugares expuestos á inundaciones y de población, y, so.bre _todo, muy alejados de estercoleros y cementerios. Los elemento> esenciales de una obra de toma, son (véanse figuras 106 y 1071:
''
Fig . 106. a) Un muro _que represe el manantial 6 ·una -gale1;ia ae 'reunión y evactJación. b) Un poso de. 1'eunión· ó depósito, provisto de desaguadl)r y ~llvfajero, constituido este úl~lmo 'por un vertedero qtie--en-cua'l · quiel' momento permlta determ-Inar el gasto del manantifll. .e) Un poso de carga con cañería ó cana-l desaguador. De .este pozo saie el tubD, que debe estar provisto de un contador (cOníD el de Venturl, etc.), para conocer la canHdád de -agua.· <tue·.llega.al lugar de consumo.
'
-215Debe ·haber uila cas11la pa·ra los aparatos automáticos de regis· tro y habitación para el guarda. ' Todos ·los cierres y urilones serán de hierro, bien ajustados para evitar contaminaciones.
181. Zona de protección.-Af!:uas arriba de la obra de toma hay que expropiar una zona de terr~no, que se deja inculto para qu~ pued~n discurrir fácÜmente las aguas · superficiales.
Fig. 107. Esta· z.ona de protección debe ser de 100 metro!\ alrededor de la toma, si razones higiénicas no aconsejan otra cosa.
182. Aguas freáticas (véase núm. 30) :-son corrientes de·agua subterráneas en una capa permeable. Se hallan en los llanos, al pie de las montañas, y están más ó menos influidas por las corrientes de agtia exteriores. · · El origen de estas capas es muy discutido. Pueden ser debidas á filtración del agua·de lluvia caída directa· mente en el valle. A veces representan el curso subálveo de un río, ó •debidós á corrientes que permanec en bajo el álveo abandonado naturalmente ó por desviaciones anifi~iales. Otras débense á la disminución de pendiente de la capa impermeable que sirve · de base; salen al exterior (véase fig . 51¡. Suelen dar un agua abundante y excelentE!, pero deben analizarse. Gasto.-'-Generalmente se . estudian las oscilacione·s de 1 gasto respecto á las lluvias y nieves de la cuenca aHmentad'o ra del valle y en relación con los cursos de agua próximos que pueden alimentar el manantial ó ser alimernados por éste. La medición del·gasto se hace: determinando, por'medio de ·'e':!·-· 15
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226 -·
sayos, todos los elementos relativos á las dtmensiones de la éapa acuífera y á la pendiente del curso, procun1,ndo obtener una .planimetría de la zona con las cu'rvas .de. nivel relativas al ten•e no, al nivd superior del curso subterráneo y á la capa impermeaJMe de base. Después de esto se pasa á la d·eterminación de los coeficientes k y 1.. de permeabilidad y saturación, que puede hacerse en e'r·gabinete; pero es pi·eferible efectuarla por e l método de campo; explicado en el núm. 145. Con todos estos elementos se deduce· el gasto. - Toma~de agua.-Conocidas la cantidad y calidad del agua, ha de elegirse el sistema y posición de la toma de agua. Del estudio de las cun·as de nivel de la superficie y fond o d la capa se deducen la marcha y potencia de la corriente subterránea. Sila,eapa. e~.de g-Ran espesor' Y forma casi un brazo subterráneo con movimiento lento, basta practicar un pozo ó una serie de . ,. , pozos unidos por tul:!!!ria~. Si la capa tiene ur¡ 'movimiento de dirección bien J efinido y una cierta pendiente, co.nviene represar el c1,1rso de los filetes subte• .;·, , rráneos con una ga le,ria filtrante. Por último, si la:capa es muy extensa en sentido longitudinal (como el cauce subálveo de un ton:entel, es mejor practica r una galería filtrante longitudina l par'ihela á la dirección del mismo curso . En t odos los .c asos, los pozos aislados y alejados entre sí es el sistema más sen cillo y económico y hasta el de mayor rendímiento. Cualquie ra que sea el sistema, se establece siempre la zona de protección citada·(rtúm. 181). , 183. · Posos ordinarios.-Genera!mente son excavaciones de forma· cilíndrica de 0,90 ...;- 1,OJ metros de diámetr.o, .con I'evestimiento interior de 0,15 ...;- 0,30 metros de espesor, llegando hasta 2,00 m'"tros por debajo del_nivel de la capa d e .agua subterránea y · apn hasta el fondo ¡:le la .,apa permeab\e. Hay muchos tipos: el :tipo Rod,di c.onsiste ·en un pozo ordinario de fábric(l y una galer.ia circula r co ncéntrica en la base de aquél, , ,. con dos -pozo~ a,c c~s\l:¡les á. los lados. El sistema de De Vmcentis ,si rv~ para alumbrar las aguas :subt erráueas de l0s valles, torrente,s, etc.; se reduce á un d_iquc transver·sal que represa y ·~n pozo semicircular de absorci<!in. 184. ]i>ozos tub•flal'_e s ó Northo11.-Son tubos de ·hierro de 5 ...;- 6 centímetros de diámetr;a, dt 10 -t 12 milímetros ¡le espesor. y ae
' '
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3 + 4 metros de longitud; se unen á rosca. El tlibu ,inferior .lleva una punta de acero templado que permite hincarlo en. el ter~eno á golpes de mazo; la parte próxima á la punta está provista de agujeros de 2,5 + 3,5 milímetros de diámetro, dirigidas de abajo á arriba, para permitir la entrada del agua é impedir los obture la tierra en la hinca. Cuando el extremo inferior ha llegado á la capa acuífera, se Introduce e.n ·el tubo una sonda, para r emqv:er las partículas terrosas que hayan penetrado, y se aplica á la boca superior una bomba aspirante (fig. 108). La toma de agna puede hacerse á la pr~ fundidad que se quiera, y es muy fácil con ellos excluir las aguas superficiales. Son preferibles á los pozos ordinar-ios; pero ofr.e.cen -la . clificultad ·de la limpieza. Para A evitar la entrada de las ar.enas que obs-
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r ~r Flg. 108.
F ·ig. 109.
truyen los pozos tubulares, se acostumbra á ponerles un filtro, cuyo tipo más conocido es el de Smreker (fig. 109) . SI_la toma no es ·á mucha profundidad, conviene pone'r los tubos dentro de un pozo, construido como los ordinarios y accesible, cerrado herméticamente, y ·conservándolo fijo en el punto donde quiera hacerse la,toma. Se le rodea de una capa de arcilla, menos
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en la parte .fnferior, donde estará al aire libre , y en la- que se co loca la alcachofa (fig. 11.0) del tubo d,e derivación.
185. Aguas artesianas. -CuanJ.o la · capa permeable está com- · prendida entre dos cápas impermeables, el agua corre á pres ión¡ . y si la linea de carga es superior. al nivel del suelo, p.erforando la capa superior, e l agua se eleva por el tubo hasta alcanzar su nivel piezométrico . Las aguas artesianas son casi siempre excelentes como aguas potables, porque en general tienen su origen muy lejano y ' llegan puras y con un gasto casi .~onstante. 188 . .Toma de aguas artesianas . -La . toma de aguas artesianas· se hace casi ex- · clusivamente con pozos Northon ó pozos · de los llamados modeneses. En la actualidad es muy sencilla su construcción, y hay casas que s e dedican exáusivamente - á la perforación de estos pozos. '· En general, en 5 'ó 6 metros se practica la excavación ordinaria y de¡¡p ués se hace la perforación por medio de h.erramienFig ~ii.O. tas especiales de formas muy va,riadas; el avance se hace á m a no, con varillas de hierro, imprimiendo al trépano ú otr.o útil un movimiento de giro y de percusión. Se facilita el a vanee empleando ·un motor de vapor ú otra fuerza mecánica. Cuando la profundidad ha de ser g.rand.~ , conviene emp<:zar la operadén con up diámetro grande, oara después pasar á un diámetro menor . Hasta la profundidad de 20 + 25 metros puede bastar un diámetro de 0,04 + 0,05; de 50 + 60 metros se necesitan ·0,06 -7- 0,08 de d·iámetro; para 100 metros, el diámetro ha ., de s er de om,1o. . Antes de comenzar la p erforaci ón de un pozo artesianó se hacen varios spndeos en el terreno para conocer su estructura. La fi.gura 111 rep'resenta las estratificaciones encontradas al perforar. un ,pozo en la plaza del Dante, en Mantua. El acueducto de Ferrara,_ inaug~rad~ en 18'!0, está ·;;_¡im~iJtad q .. por siete pozos artesianos de 15 + 30 metros ,d e _profundidad, á umos 57 kilómetros de :.Fe·r ·r ~ra . .[,.as fig\lras:. ll~ y 1~3 r ypresen- . tan uno de los"pózos citados; e ~t¡;~ togqs St¡.mini~tran . un caudal . de 7.000 t;n° diarl?s,;· l~s ~ubos son ~e.hierro, P.e 0~,2Q ·de diá metro. :
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-229187. Posos de tom·a y de cargo .-El pozo de carga, en e!l'que de vez en cuando debe poderse aforar el agua que llega de la toma y que se dis tribuye á los usuarios, debe hallarse ¡¡,,;pio, cerrado hermé ticamente y fu er a de la capa filtrante .
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Uu tubo, á ser posible á presión, une el pozo de toma con el de carga. Los dos pozos tendrán una casl!t.a parru las m a niobras. Si ia distanci a entre los dos pozos ií obra!;· de toma y carga es muy larga, se disponen cada 100 m etros pozos de r egistro que permitan vlsitár la tubería. 188. Galerías filt•·antes. - Pueden estar constituidas por sencl· llas atarjeas ó por· verdaderas galerías subterráneas, practicable ~ para visitarlas y limpiarlas. Et;~;las galerías de f-ábrica, la sección es generalmente rectangu-
- 230lar, cubi er ta C!Dn una bó veda de medio punto; pueden s er ta mbién de for m a ovoida l, como la de· la fig ura 114. E l mur.o de aguas arriba res pec to a>! mo vimiento de los fi let es liq uides tendrá mechina-
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F! g. 112. [es p a r a el ing r eso del agua que se r e une en el fondo de la g aler ía , y sobre este fondo, cada 0,60 m etro s. losas, por . de ba jo de las q ue corre el agua y sirven para facilita r el paso del vi g ilante.
F ig. 113.
F tg. 114.
:'! Cuando se q uier e desvia r las aguas de corrientes s u bá1veas, se e mplean cons truccion es espec iales denominadas presas enterra-
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das ó subterrá1teas, en las que es condició n indispensable tener en la cuenca del torrente, y á no mucha profundidad , la roca ó terre· no imperm~able (figs . 115 y 116) .
Fig.11?
Fig. 116.
Entonces la obra consiste en . represar ei c urso de la corriente su bterránea"con un muro, en cuyo interior se,..practica una galería que l leva en el lado de aguas arriba mechina!es por los que entra el agua y se dirige, s iguiendo la inclinación de la galería, á la parte donde han de r ecogerse . Hoy se tiende á proscribir las grandes galerías de fábrica y en su lugar e mplear cañerías de cem·ento. de sección circular de~ 1 metro de diámetro ú ovoidales, accesibles desde el exterior por pozos de registo colo e ados cada 50 6 100 me tros. Los tub'bs estári constituidos . por anillos en 'contacto, de modo qne dej a n pasar e l agua por 'las jmitas. ' Algunas veces co nstan de varias cañerías , que conviene sean independientes para no interrumpir el servicio durante la repara. ción de alguna de ellas .
·.·· 189. Cálettlo de los posos y galerías fllt•·antes. a) Cálculo de los posos.-Se ha estudiado ya e n los números 138 á 145. bl · Cálo<lo de las galerías filtrantes.- Véanse los números 135, 137, 142, 144, 146 y 1'47. Cuando la capa tiene cierta pendiente y : hay ' seguridad en el gasto que se necesita, se detet'mina pqí.cticamente la longitud de · la galería. · A partir del pozo de carga se empieza. á construir e n direcct'ó n de aguas arriba y con una pendiente m ener para pro: . fundizar e n ella, aumentando así el gasto por metro line'al (fig. 117). Si hay modo "de medir el· gast'o en el pozo de carga, se detiene la construcción en cuanto se ha llegado á obtener el .gasto; este sis· t ema tiene la ventaja de que, si ha)' que aumentarlo, puede prolongarse fácilmente la galería hasta llegar á la base de la ca pa filtrante y continuarla después siguiendo ésta.
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232 --
c) . -Co1¡ducción del agua desde la toma al lugar de empleo.
190. Tra s ado.-A igualdad de las demás condici.ones, el trazado debe ser el más corto pos!b.l e .Y aprovechar las calles ó vías pa ra evitar las expropiaciones, á veces muy costosas. Conviene
Fig. 117. reducir a l m!n imum los cr¡¡ces con ot ros cursos de agua y todas las obras de fáb rica , qu·e ca;;! · ~ i e-m.Pre ocasionan pérdidas de carg·a ; la dirección, .e n lo pos ible, rec.til!nea, s in vueltas bruscas ni codos. ' , H ay que evitar las hondonadas profundas, que dan lugar á fuer. tes presiones, así como las grandes alturas, e n que se corre e¡ riesgo de excede r a!timét ricame nte la línea de carga, porque la caí'lerfa dej¡l de estar á presión y f unciona con mueha irregularidad. 191. Cdlculo de la cmzducción exterior.-Para el cálculo á niv el libre , véanse números 73 á 91 ~ Para las conducciones á presión, véanse números 103 á 119. La pér dida de carga disponible está dada p or el des·u !vel entre la cota del fondo del pozo de toma y la cota del nivel máximo de carga en ·el depósito ó en la columna piezométr!ca en el origen de la r ed de dis tribución Interior. Se admite que la pendiente de la línea de carga no ha de ser in· t erio.'::_á 0,0003 ..;-. 0,0005· por metro, y la v elocidad en la conduca lón 0,30 ..;-. 0,40 metros. ·si la co nducción exterior tie ne a lg una derivación, las cotas piezo métricas de los nudos pueden determinarse siguiendo el criterio de la máxima economía (véanse los números 120 y 121>. Análogam ente ocurre para la cota del depósito si éste está colocado en un punto inte rmedio .
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-233192. Conducción á nivel libreó mPdio cáño.-Cua ndo;el aglla> circula en un tubo á medio cai'lo, se calcula como un canal y no hay presiones. En este caso las fórmulas que se usan son las de· los canales. Los tubos que mejor se prestan para las conduccion es. á medio cat'io son los de fábrica, barro cocido, piedra, cemento, · asfalto, madera, hormigón, etc. · Los tubos de barro cocido son circulares casi.siempre. Se colo· can ent_re fábrica ó sob~e una e specie de zócalo de fábric'a . . Las iuntas se toman y revisten con cemento. Los túbos de cerámica se prestan lo mismo á las 'conduccion es. libres que á las forzadas. Las uniones no difieren de las de tubos. de barro cocido; dan buen resultado. Se ha perfecciona do mucho..
su fabricadóa . Los tubos de piedra, poco conocidos, s e han usado fabricándo -..:los con serpentina, que es una pieJra muy resistente. Mejor es la toba volcánica, que se trabaja fácilm ente · r'e cién extraída de la cantera y que se endurece mucho en contacto dd aire y del agua. Los tubos de asfalto so a muy poco conocidos y de poquisima re· sistencia; sólo se han usado has ta ahora para evacuacióa deaguas. Las juntas se hacen con asfalto. 193 Con'ducciones forsadas. -Los materiales que más se. usan para cat'ierías ea la,;¡ conduccione~ forzadas son el hierro forjado, el fundido ; plomo, bronce, aluminio, cobre, acero y vidrio. Lo& tres primeros son los más ·usados y 1·ienetl aplicacione s vastísí~ mas; los demás sólo se usan en determinad os casos especiales. Los tubos de aluminio -son una . esperaaza, pero •nada prácticohan dado hasta ahora. Los de col-re tienen aplicación en las bombas de uso doméstico . Los de vidrio ·se aplicaron en una fábrica en Macerata; sin que se haya imita::lo el ejemplo. 194. Tubos de cemento. -Son muy ventajosos en las conducclo· nes, pero nn en las distribucio nes, por ¡as muchas tomas y golpes. de ariete.
Composici ón: · ) De fraguado rápido. · lento .. Cemento •. 1 _ Arena hvada . . Grava me .1 uda . . . . . Volumen total.
250..;-350
O,WQ m 3 0,800 m 3
l. m•
0,500 m 8
o,swm•
1m3
·.Resistenc ia y espesor.-S e admite ' son aplicables cuando la, presión no excede de dos atmósferas . El espesor se calcula con la.
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234
f órmula (véase,núm. 111)
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Constn<eci6n.-Se construyen en la fábr.ic a en trozos de 1,50 me' tros ..--, unidos con manguitos. Cuando el diámetro es g r a nde se construyen en obra con un molde y sin solución de continuidad (co mo en el acueducto de F errara) (figs. 118, 119 y 120).
Flg. liS.
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Fig. 120 .
119.
195 .. I)1bos de cemento annado.-Es tán constituidos por una red metálica, env uelta en cemento,• formada con barras long! tu, ~ !n a-les de acero, unidas p.or un a a rma dura transve rsal en h é)ic e, ·como se indica en las fi g uras 121 y 122. Aquéllas tienen la forma de .I, U ó T, de 0,006 +0,025 de a ltura , pa r a favorecer la a dhesión del cemento. El metal trabaja á 15 kg. por mm2 y la sección tota.t de las barras transversales se calcula de modo qu e la armadura .metálica r esista por sí sola el esfu erzo máx imo .
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F ig . 121
Fig . 122.
Estos tubos son económicós ·y están menos expuestos á lasTot uras é inconvenientes que algunos metálicos .
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ón armad o se conComo ejempl o notabl e de tubería s de hormig los célebre s sifones signan alguno s detalle s de las emplea das en ña), constr uidos del Soza y Albeld a (canal de Aragó n y Catalu . Ribera . E . ] D. s camino de ero ingeni te por el eminen compu esto por dos E l sifón d e ~ Soza mide 1.018 metros y está os y capace s de tubos de 3,80 metros de diámet ro interio r, adosad res istir una carga ¡le 25 metros . a lastro de 4 milíConsta la tuberí a de una chapa int erior de p interio r c;on parte su por ida defend ada, roblon , grueso metros de un tubo por rior exte parte la por y o, arm,ad to enlucid o de cernen una arma aura comde hormig ón: de 0,15 metros de grueso , con ic es , de grueso puesta de hi erros en T en el sentido de las directr tes partes del tubo, variab les, seg ún las presion es en las diferen trices. y de' hierro s redond os en el sentido de las g·enera entan los detalle s En las figuras 123, 124, 125, 126 y 127 se repres a s cargas y los de de las seccion es corresp ondien tes á las divers · con los secund arios las unione s de lo s tubos princip ales entre si y de longitu d y 4 de En el sifón de Albeld a, que tiene 920 metros de a ltura de carga. metros 30 de es ión pres la r, i~terio ro diámet el tubo se ha forma· En éste se suprim ió la chapa de palast ro, y y la armad ura dis- · do por un gru eso de o;zo metros de hor.mi gón redond os. puesta como en el del Soza, con hieros en T y tubo y los detaLa figura 121 ofrece la sección transv ersa l del es. presion tes diferen las para ura armad la lles de armad o cabe e mPuede decirse que q>n el sistem a de cemen to ; sin embar go, en pl ear los tubos en cualqu ier diámet ro y presión para tubería s que la práctic a no suelen resulta r econjm icos, sino es que no sean supeex cedan de 0,50 metros de diámet ro y presion menor es ó presio nes riores á 35 ó 40 metros . Para los diámet ros armad o de las cirón hormig del as ventaj las mayor es, depend en conyie ne emplea r cunsta ncias locales . H ay mucho s casos en que etros. En estos últieste materi al para tubería s de 30 v 40 centím t:Úler por medio de mos casos los tubos deben constr uirse en el dentro de los cuales les, Yertíca y cos metáli lmente moldes , genera a el hormig ón apison se espués d ' y ura ad m ar se coloca primer o la ros superi ores á 60 de cement o, mientr as que, á partir de diámet obra. centím etros, c_o nviene constr uir lo s tubos en la preferi ble para las 196. Tubos de fundic i6n.-L a fundici ón es ascend ent es en aguas las ra pa hierro el conduc ciones a l ext erior; dentes . las distrib ucione s. y el pJomo para las descen fundid o se consResist( !ltcia y espeso r .-Los tubos de hi erro nes, y se alquitr apresio as divers para res espeso varios de truyen juntas se explica n nan interio r y exterio rmente . Los sistem as de
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en los párrafos siguientes. Cada fábrica adopta criterio especia! .; r especto á la longitud <;le los tubos y á los sistemas de juntas. Socied ad de Altos Hornos y Fundiciones de T erni fa brica los que se detallan del modo siguiente: la longitud de los tubos en obra es de 1,5 m. para diámetro de 20 mm.; 1,5 ~ 2 m. para diáme· tro de 30 mm.; 2 ~ 2 ,25 m. para 40 mm . ; 2,5 m. para 50 y 60 mm.; 3 m. de 70~ 225 mm.; 3~4 m. para 250 mm. ;4 m. de 260 ~1. 25(),
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DETALLE DE UNA JUNTA DE TUBOS SECU!YDAI?IOS
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-241 Tabla X L vn:, -Tubos de hierro fundido, unión con manguitos. Pres ión cie prt:J eba en atm.5sfdras.
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kg.
kg.¡ kg.
7 5,!1 7,5 5,3 8 5,6 8,5 6,0 9 6 5 9,5 7,0 0,25 1 0· ~; 7 6,5 7,5 7,5 8 7,5 8,5 8,0 9 8;5 9,5 9,0 o,37 o, o, 7,5 8,5 8 9,0 8,5 9,5 9 ro, 2 9,5 10,7 10,5 12,0 0,50 o.~~ 8 11 .5 8,5 12,2 9 13,0 9,5 14,0 10 15,0 11 ,5 16,0 0,58 ~·~ 8,5 14,5 9 15,5 9,5 16,5 10,2 17,5 10,8 18,0 12 ,20,5 0,70 O,v: 9 17,5 9,5 18,5,10 19,5 11 21,0 11.5 22,0 13 25,5 0,97 0,1 9 19,5 9,5 2o,o ,~o .~1,0 11 23,2 11,5 24,3 13 27 4 r,o4 o.~: , 9 20 ,5 9,:'> 21 ,ó 10 2'2;8 11 25,0 12 23,3 l <l 5 31'0 1,08 O,L 9 22,0 9,5 23,5;10,5 25,7 11,5 28,0 12 29,3 13'5 33:o 1,15 O,H -; 90¡ 9,5 23,5 10 25,01 10,5 26,0 11,5 28,5 12 29,7 14' 34,5 · ¡. ~ 0,1! 100 10 ~6 o 10,5 27,3,11 28,6 12 31,2 12,5 32,5 14 36 5 1,60 q. ~~ 11010 29,0 10,5 30,0,11 32;0 12 35,0 12,5 36,3 14,5 42:0 1,77 o,.., 120 10,5 32,0 11 33,5 11 35,0 12,5 38,0 13 89,5 15 46,0 1,91 0,25 125 10,5' 34,5 11 36,0,11,5 38,0 12,5 41,0 13 43,0 15,5 51 o 1,98 0,27 3S,·O''_1,5 39 ,5 L?,5 43,11 14 130 10,5 36, ll 11 48,0 15,5 53',o ?_.,04 o•'"' '•"" 1 135 10,5 37,0 11 39,0111,5 40,5 13 46,0 14 49,5 16 56 5 2,10 0,~ ~ 14010,5 38,5 11,5 42,0 :2 44,o 13 48.0 14,5 53.0 16 59:0 2,25 o . a~ 150 10,5 40,Il 11.5 . 44,0 .12 46,0 13,5 51,5 14,5 55,0 16,5 63 o' 2,ao o.~~ 160 11 44.0 11,5 46,0 12,5 5!1,0 14 56,0 15 60,0, 17 68'o l 2,45 O,oo 170 11 47,5111,5 50,0 12,5 54,0,14,5 62,515,5 67,0 17,5 7f'i'5· 2,62 0,34 1 49.0 · 11,7 52.o ta 5s,o 14,5 64,5 15,5 69,0 17,5 78:o¡ 2,~ o,a~ 175 11 180 11 51l,O 12 58,0 13,5 65,0 15 72,5 16 77,0 18 87,0 2, 0,35 55,5 12 60,5:13,5 68,u 15,5 78,0 16,5 83,0 18,5 qa o 1 s.oo 0,37 190 11 200 11,25 58,0J12,5 64,5 14 72,5 15,5 80,0 17 88,0 19 98;o 3,34 0,38 220 11,5 69,0112,5 ,75,0'14,5 87 ,0 16,5 99.0 18 108,0 20 120,0 3,65 0,41 225 11,5 71,0 12,5 77 ,o 14,5 89,5 16,5 102,0 18 111,0 20 124,011 3,75 0,42 250 12 79,0 13,5 89,0 15,5 102,0 17,5 115.0 19,5 128,0 22 145,0 , 4,08 0,43 270 12,5 86,0 14 96,5 16 110,0 18 124 o 20 5 141,0 23 51 162 o 5,24 o 45 300 13,5 1• ·1 o 14 5 109,0 16,5 124,0 18,5 149;o 21' 15í,O 25' 187;o' 6,39 o;66 14,5 124:o 16;5 141,0 18,5 158,0 21 180,0 24 2os,o 29 350 248,o¡ 8,37 0,691 1 40(115 147,0 17 167,0 19,5 191,G 23 225,0 26 205,0 33 323,0 9,46 0,78 450 15,5 180,0 18 209,0 21 244 ,0 25 290,0 29 337.0 37 429 ,0110,56 o 83 500 16 200,0 19 237,0 22,5 281.0 27 338,0 31,5 394,0 41 512,0111,63 0'851 550 17 2a2,o 20 273.0 23,5 a21 o 29 396,0 34 464,0 45 6 14,o 1 ta,oo o;9~d 600 18 266 ,0 21 310,0 25 370,0 31 458,0¡37 547,0 49 1 724,0,15,00 0,9• 650 18,5 296,0 21,5 344,0 27,5 440.0 34 544,ü,40 640,0 53 847,0 16,20 1 15 7oo ~~-go 33o.o 22,5 390,0 29 504,0 36 6~4.0 43 746.0 57 990,o 17,33 t;z~ ' 410,0 25 512,0 33 676,0 41 840.0 48 934,0 65 1330,0 19,67 1 ~' 1 11000 22 536,0 31 755,0 40 975,0 50 1220,0 60 1460.0 so 1950,0 24,34 ¡' 1 11250 26 820,0 38 1200.0 50 1580,0 63 199v,o 75 2365,o wo 3160,0 32,55 a;1 1 1 20 so 40 50 60 70 75 80 85
1
800
16
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197. Tubos de ace1·o Manuesmann.-Los tubos Mannl!smann, fabricados sin soldaduras, r esisten presiones eno:rmes y el coste no es muy elevado, U~ tubo Mannesmanns, de 35 mm. de diámetro y 3,5 mm. de espesor, se rompió sólo á la enorme presión . de 11,500 atmósferas. Se construyen en piezas de 7 á 11 y 15 metros de longitud, y diámetros de 40 á 'n5 milimetros, con esp esores que varían de 3 á 7,5 milímetros. s~ prueban á 75 atmósferas. ' 198. Sistemasdejuntas.-Los diversos sistemas de juntas se puel. a, en frio; z.a, en caliente. categorias: grandes den dividir en dos a) Jultta de bridas (fig. 129) . -Las . bridas consisten en un reborde ó platillo en ¡que termina el tubo y van provistos de taladros para los pernos. En la figura se ven las proporciones y distancia. En A hay una guarnición de cuero. plomo ó caucho. b)
Junta del tipo Pé·
'tit (fig. 130).-Es nece-
sario que los tubos ten gan la forma especia l del sistema y estén proFig. 129. vis tos de dos orejas perforadas, á la!; que se fija un pasador, y se colocan haciendo palanca en el tubo, como se ve en la figura.-
e) Jtmta con prensa-estopas (fig.131).-El tubo no tiene co·
_: 2.t3 -
nares ,ni formas especia les; está corta do en los dos extr emos: es muy útil cuando ocurre tener que cortar los tubos. d) L as jwttas de precisión consis ten en tornea r los tubos de modo qu e las partes que h a n de a jus ta r cierren perfectamer,t e (fig . 1)!2). Estas juntas son muy ri· gldas y no se prestan á la menor desv iac ión. · e) L as juntas de t01'nillo s on ig uales á la precede nte , diferen · dándose en que el mac ho y la h embra están filet eados, f) L as juntas de l sis· tema LaVI'il son un a modificació n de las brid as; hasta diámetr os de 80 mi· límetros llevan dos ore· Fig. 132 . jas para aplic a r los per · nos; en los de diámetr os ma yores el núm ero es de tres, cuatr o ó más. 2... Jun tas en caliente. -S e h acen con plomo fundid o, y es te sistema se lla ma de enchufe y cordón (fig . 133¡ .
)
..... ig. 13B.
El tubo con cordón pe netr a en e l ot ro y la cuerd'a -a lqu itranaJri qneda comprimida en el espacio a nu lar que r es ult a; despttés S·" introduce el plomo fundido. Para estas · juntas hay qu e efectuar la,s sig uientes ope raciones , necesitándose va'rios acceso ri os: Cu ando hay q ue conar dos tubos, ó unir el ac ueducto en un punto donde Jos tubos no tienen e nchufe, oe emplea un aniL!o\ó bien un trozo con dos enchufes, que r e cibe p or un lado y por otr.o los ex tremos de los tubos, haci éndose e ntonces dos so ldact .~r as , una á cada la do del a nillo. 199. Piezas especial es .- Cualqu ie ra que sea el s iste ma de jun· tasque se emplee , hay s iempre en l a~ cañer ías p iezas es pecial es 'q ue á veces ti enen formas ..pat ticula r es, que h a y que 'fÜndir, y
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otras son formas corrientes, que se encuentran en el comercio. Las principales piezas especiales son: los codos, manguitós é injel'tos, y éstos pueden ser con derivación cent•·al ó tangencial, calsones ó yy griegas, en T; piesas cónicas,juntas especiales ó de dilatación, 1'Ótulas, etc. Las piezas en T (fig . 11.\4-135) sirven para derivaciones y para dobla r en á ngulo recto una calle, y tam-
Fig. 13-l .
F ig. 135
Fig. 136.
bién para [dis poner llaves y aparatos. Las piezas curvas pued en ser de enchufe y cordón ó de brida , según el sistema de la cañería. El r a dio de curvatura tiene poca importancia, se r e presenta por una fracción de círculo; así son: de '/•, si el ángulo es de 90°; de 1/ 8 , si es de 45'; de ' /16 , si es de 22" 30' , pudiéndose combinarlos entre sí. En las cu 1·vas, el espesor de l a parte convexa (ex terior) es ma· y or q ue el de la interior. L as piezas en cnts son piezas en T . con do~ derivaciones . Las p iezas ca>·tas son trozos peq uei'ios de tubo con juntas especiales en los ex tremos. Las p iezas cónicas (fi g. 137) s irv en para cambia r de diámetr o, func ionando mejor.cuanto más largas son. Las juntas especiales de dil a taci ón ~e hacen cuand o la cañería está exp uesta á contracciones y dilataciones (fig. 138), como en Jos puentes y
: f-c·- ----J,QO-----:..: 1 t-<-------1,2.!0-----....J
F ig . 137.
F ig- . 138 .
acueductos. Dichas jun tas funcionan g-enenlmente con g uarniciones prensa-estopas.
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245
A dem á s de las citadas , hay otras juntas: de •·ótula (fig . 139), que pueden g ira r en todos sentido s sin a lter a r en nada la marcha. En la distribución se indi cará n otras piezas esp eciales. 200 . Prueba de las ca>'ier ia s. - C uando se h a cons truido una
cai'ieri a , es necesari o proba rla á presión, por va ri as r azones: p r i· mer a , pa r a ve r si h ay tubos dé biles ó rotos , y r eponerlos; segunda, pa r a ver s i los a pa ra tos ri gen á la presión uebida v asegurarse de q ue las juntas es t á n p erfect a mente. Las pru ebas se hacen en gene r al á una presión que exceda e n v a rias a tmósfe r as á l a pr esión piezo métri ca m áxima á que' h a n de estar so met idos los tubos dura nte el fun ciona mi ento. P a r a efectuar estas pruebas, se t apan los ex tremos del tubo con placas de cierre, hec has de dive r sos modos . Uno de los sistemas más usados es el de la fig ura 140. L a ca ñería se llena pre ,· ia~ente
Fig. 140 . de a g ua . Es necesario conocer , por medio del pe rfil , la carga piezo métr!ca de t odos los puntos de la cañerfa . E n un punto cua lquie-
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ra, generalmen te en uno de los extrem os. se intesta un tubo, que comunica con un a prensa de manóm etro . la qu e, por otra parte, comunica con un depósito lleno de ag ua. Maniobrand o con la prensa se comprime el agua en la cañería y se observa el manómetro. En ta nto que funciona la prensa, el índice del manómetro avanza con osci laciones, marcando pre siones cada vez mfl,y ores. Cnando se h a Ucgado á. la pres ión norm a l del punto de aplica ción, se contimla elevá.ndola h asta la máxima presión señalada para la prueba . En las pruebas á grandes presiones. la ma niobra de la prensa debe hace rse co n gran c uida do, evit a nd o movimiento s bru scos a l émbolo en su movimi en to lento. Si el índice del manómetro se m antien e fijo, h ay gran probabilidad de qne la caí'l ería est é perfec tarntnte ce rrad a; de todos modos, y , sobt·e todo, si ia cañería es de gran longitud, conviene r ecorrerla mi ent r as está. á. presión. Alguna vez ha ocurrido estar fijo el ma nómetro mientras salía mu ch a agua,de biendo atribuirse esto á un a considerab le masa de aire . En gene ral, c uando hay fu gas, e l1nanórnetr o sube rápidamen te. Cuando estos e~·iterios no pu ede n servir, se r eco rre a tentamente la conducción en t oda,su .lo)JgL\,ll~,.mi é ntras está. á. presión. Si ocurre a lgun a explosión ó r otu r a; e l ma nóme tro baj a"'>· á-pidamente. _ Es preferible coloca r e l manómetro en los puntos más altos. S e continúa la prueba hast a qu e todo es r egular y se han reparado los defec tos observados en el ensayo. Despu~s se cubre la cañería, teniendo cuidado de pon er primero las materias mas finas, despu és las m ás gruesas, y el sobrante se a pila sobre la cañería. En la calle se apisonan estas tierras . o desIn~estiga<:iones de las fugas y obstrttccio nes.-Cuand pués de cubiertas las cañerías se presume puede haber filtraciones ú obstruccion es. es preciso buscarlas y repara rlas . La investigaci ón de las fugas se hace principalm ente con el manómetro. Si puede disponerse de varios v ertedero~, aforando el agua que sale por ellos, se deduc e el tramo donde está. la fuga. También se hace colocando el manómetro sucesivame nte en va_ r!os puntos, observa ndo en cual empieza la presión á. ser menor que la normal, y -por tanteo~ sucesivos se determina con baftante facil!dád el punto donde está. la fuga . Hay aparatos indicadores de fugas, como el de Oesten. Para las obstruccion es se descarga la cañería, después se introduce el agua, midiéndola , y se la hace salir por el primer descargadero ó llave, midi éndola también; si la cantidad de agua que sale es igual á. la que entra, no hay interrupció n. Se cierra la primera llave y se repite la operación con la segunda, continuand o as! hasta llegar á. una ll ave en que no salga el agua; si, por ejem1
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plo, es en la séptima, la obstrucción está entre la sexta y séptima . Si sale una .cantidad de agua inferior á la que enlra , entonc es la obstrucción es parciaL El punto exac to donde está la obstrucción puede dete rmina rse con el ma nómetro, como las fugas, ó bien se pro cede por el sistema siguiente: Se desagua la cañerla y se ab re la primera llave, que no dé toda la cantidad de a g ua. Se llena, midiend o e l agua que entra y la que sale. En cuanto se ha lle nado la cañería, se h a lla la diferencia entre el ag ua que h a entrado y s:¡.lido, y es ta dife rencia, dividid a por la capacidad de un metro de cañería, da rá en m et ros la distancia entre el punto de enhada y el de la obstrucción. H oy se ave ri g uan las fugas y obstruccion es con un mic rófono; pero el r ozamiento co n las paredes y otr as circunstancia;; dan luga r á confusión.
D).-Apm•atos 'Y ob¡•as de art e en las conducciones ex t'l!rim·es. 201. · A pa¡•atos .-ET\ las cañerlas se necesitan a pa ra tos, a demá s de las piezas especiales desc ritas. Los princip ales, son: las alca-
chofas, llaves de det ención. toma, intennitentes, desagüe, ve~z tosas, manómetros, aparatos para evita•· los golpes de a1·iete, válv,.la s. Alcachofas son apar a tos que' se ponen· en 'la· e mbcrcadura de las cañe rías y tien en por obj eto evita r entren en és ta s l as m aterias que ~rrasÍre el ag u~:-~consisten en es fer as huecas, provistas de numerosos ag uj er os, p or los que entra el agua , y t e rminados en '' un tubo que se empalma á la cañería. Otras veces lleva n un tubo p equeño, que sirve para evacuar el aire de la cañería . En v ez de esféricas pueden ser de otras formas (fig. 141¡". 202. Válv ulas d e i·etención.-Como apa· rato para evitar los golpes d e ariete se . han ideado muchos tipos, que, en resumen, sólo son válvulas de seguridad. tA veces hay qu e impedir el r e troc eso del agua, y entonces se colocan á lo largo de la cañería válvulas d e ¡·etención (fig. 142) , que consisten· en válvulas de charnela puestas en la direc ci ón del movimiento y que s e cierran cuando el agua se mueve en senti do contrario. 203. CCljas ó depósitos d e limpia.Fig. 141.. Cuando las aguas contienen muchas materias en suspensión con-
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viene construir cajas de limpia, en las que entra el agua y deposita las materias. · Pueden ser á presión cuando se trata de materiales gruesos
Fig.
14~
lfig ura 143) ; si son materias finas, conviene vastos depósitos, prol'istos, si es posible, de buenos filtros .
Fig -143. 204.
Reguladores de presión.-Los reguladores de presión
se hacen para que, análogamente á las válvulas de seguridad de una caldera, .se abran bajo un· peso determinado y dejen sa!it· el ag ua de la cañería. Los reductores de presión se hacen de modo que á una presión dada cierren automáticamente la admisión del agua y la abran apenas ha disminuido la presión inte rior.
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24'1
Las ·válvulas de seguridad tie nen por objeto prevenir los da ños causados por las roturas; es deci r, inundaciones; socavaciones, etc , Son de dos tipos:'• unas que, a l r omperse el tubo, cierran las cafl.erí as y detienen el agua; otras ab r en un aliviadero y con . duceh el agua á un c~nal á propósito.
2ns. Ca; as de p¡·ueba.-Son aparatos especiales q ue se colocan cada 200 -;- 500 m etros á lo largo de la cañería exterior y tienen por obj eto aislar los trozos en que se van á efectuar las pruebas de presión. Cons ta n de una parte fij a á la cañería, que se coloca durante e l asien to de la cai!et:ia, y de una pane móvil, que se une á la cañe ría cua ndo se va á hacer la pru eba. La figura 144 representa e l
- Fig 144. tipo Torelli, y, como se ve, la parte m óv il permite la co municación de la prensa con el trozo de ag uas a rriba ó el de aguas abajo ·de la cañerla y también el pozo del ag ua de una parte de la cañería probad a á la otra. 206. Man6met•·os.-Son instr umentos destinados á medir la presión en las cañerías, habiendo muy di versos criterios para medir' con exactitud la velocidad del agua, y, por consiguiente, el gasto, y deducir si hay fugas y obstrucciones. P ara ello se une algunas veces a l m anómetro un aparato de alarma con timpr e eléctrico, que avisa cuando ocurre algo ano!'mal en la call.erla. En las conducciones de importancia es muy conveniente instalar varias estac iones m a nométricas , debidamente vigiladas por un guarda.
-250207.
Válvulas de detención.-Las llaves de detención, como
las de desagüe, son aparatos por medio de los cuales se puede interrumpir l a circulación por la cai'leria ó abrir una salida al agua para descargarla. Generalmente son de hierro fundido al exte· rior; Inte riormente se trabajan con g ran esmero y se hacen de bronceó metal Delta (fig. 115). El tipo r epresentado en la figura es de tornil¡o exterior; los más corrientes tienen el tornillo interior. Est as llaves se mueven por medio de vástagos ó varillas qu e se elevan hasta la altura del suelo y están contenidas en cajas á propósito. Las llaves de descarg-a se colocan en los puntos más bajos de las cañerías. 208. Desaguadores. -En los punt ;s más bajos de la conducción, es decir, donde forma un ángulo con el v értice hacia abajo, se coloca tm desaguador provisto de llave para impedir los sedimentos y vaciar la cañería cuando
Fig. 1-15. Fig. 146. sea necesario. Estos desaguadores deben estar en número y posición tal que cualquier trozo de la cañería pueda vaciarse por él en un tiempo relativamente corto. Si la rama ascendente fuese muy larga, se colocarán estos aparatos cada 100 á 200 metros. Generalmente están constituidos por una derivación en T hecha · en la cañería, á la que sigue una válvula de descarga que se abre con uua llave y colócados en pocetas á propósito. El desaguadot: comunica con un tubo que conduce el agua al colector más próximo, y si esto no fuese posible, se recoge el agua en un pozo, del q ue se extrae con una bomba. Esto es necesario casi siempre en los sifones para poner pO'r debajo de otras vías ó corrientes.
- 25120a. V entosas son a pa r a tos destina dos á dar sa lida a l aire de las cañe ri as; se colocan en los puntos culminantes de la ¡nisma. Unas consisten en un tubo vertical a bier to ep. el e x:tremo s uperior; otras.se reduce n á un a parato compues to por una esfera hueca, con un orificio en la parte superior y conteniendo un flot a dor esfé· rico de metal, madera ó caucho (fig. 147). Estas á v'eces no funcionan bien , po r que , bajo una presión fuerte, el a ire h ace adher ir el flota dor al orificio. Para evita rl o se han ideado otros tipos · co mo e l de Terni, el de Astoni, de pala nca múltiple , y el aliviade ro doble de palan ca de cristal, de
Pe1·doni. 210. Columnas piezo mét1·icas. - A veces las ,·e ntosas es tán const ituidas por tubos ve rti cales unidos á la cañería, y funcionan como v en tosas al nivel pie.zom étrico en a quel punto. Sirven para establece r puntos fijo s en la linea de carga y se llaman colunmas pies ométricas. Se colocan es pecialme nte en los puntos dond e cambia el diámet ro del tubo y en gene r a l en los cambios de pen· diente de la-linea de carga. S i la a ltura piezométrica es muy fuert e, se procur a ap ro vec ha r to rres existentes, á las que se lleva el tubo, a poyá ndolas en e lla v ertica lmente. A este tubo se le da gen eralmente el diámetro de la 'cañería á que se enlaza, pa r a que pueda servir e '•entua lmente pa ra desag ua r el gasto co mpleto: debe aco plá rseles un tubo igual descend ente que conduzca: al desaguador ; la uni ón s uperior de los dos tubos se h ace en U invertí· da y con muchos- ag ujeros . Las columnas piezom ~ tri cas son muy útiles pa r a garantir las tuberías de aguas abajo (es pecia lmente si son de cemento) de un exceso de presión, y son perjudiciales si ag uas a rriba hay un depósito , porque impiden s e acumule en él e l agua . En esos casos conviene tra nsfo rmar l as co lumnas piezo métrica s en las lla madas casetas'ó cajas de llegada, provistas de flotadores, co mo las que se indicarán al tra tar de los depósitos. 211. D epósitos de reunión y de interrupción .-Cuando hay que r eunir e l agua de dos ó más manantiales, se puede proceder de varios modos: ó se unen los dive rsos tubos en uno solo de di ám etro mayor, ó se reunen todas las aguas en un depósito de car· ga, del que parte la ca11ería m ayor , poniéndose nuevamente en carga.
-252Algunas veces, con objeto de disminuir la presión, se disponen depósitos de interrupción, hechos como un depósito de ca1·ga. Estos moderadores de presión se construyen t ambién de metal (fi gura T48), y con ellos se pueden efectuar ca mbios de diámetro.
Fig. 148. 212. Partidores.- Sirven para dividir el ag ua de una cond ucción en proporcioues dadas. Es casi · imposible reunir en la práctica las co ndiciones necesa rias para poder dividir el agua á presión; de aq ui q ue se constru yan depósitos de nivel libre. Si el volnmen ha de dividirse en partes iguales, basta enlazar en el depósito de reposo dos ó más o1:ificios exactamente iguales y perfectamente á nivel (fig . 149), y por todos ellos saldrá la misma cantidad de agua que, recogida en diversos depósitos, irá á su destino. Si el agua ha de dividirse en diversas proporciones, se practican en una lámina metálica tantos orificios iguales y á nivel cons-
7 18 15 tante como son las unidades tota1es; así, si fuesen--,--,--. 40 40 40 se hacen 40 orificios: 7 verterán en un depósito; 18, en otro, y 15, en el último. 213. Cuando la conducción ha de atravesar otras obras, calles ferrocarriles, corrientes de agua, etc. , es necesario efect uar obras especiales . Para cruzar unfen·ocan·it ó camino o1·dinario, que estén en te'rraplén, conviene constr nir nna · especie de puente (figura 150), y si la vía está en desmonte, es útil disponer un pozo de descarga y también de acceso á la obra por [donde va la condncción.
-
253-
Cruces de diques.-Hay que hacerlo'S con especial!simo cuid a do, pues la rotura de un tubo pudiera ocasionar una inundación. Lo mejor es construir una obra análoga en planta y alzado á la
Fig. 149. representada en las figuras 151 y 152. Pueden estudiarse muchas disposiciones análogas . Lo esencial es siempre una buena esclusa de desagiie .
Fi g. 150.
Cruce de ¡•íos pequeños y an·oyos. -Se hace mediante:P1·esas , que consisten sencillamente en un muro que atraviesa la ¡:prr!e,n-
-
:!54 -
te de agua y más a lto que el fondo, produciendo una pequeña cascada (fig_ 15B)_ Com o los ríos, a rroyos y torrentes se h allan siempre en un punto baj o del terreno, donde co nvergen la s dos r a mas
r---- ·-,
1
1
:
1
1
:
F igs . 151 y 152. d el sifón, se dispone un pozo de descarga .con a paratos á propós ito- A g uas a ba jo del muro se construye un zampeado, pa ra ev itar las socavaciones qu e produciría debajo de la presa a l caer el agua. E ste zampeado se suele construir de h ormigón, e nlucido de cemento. H oy se pueden emplear con g ra n éxi to cesto.p es y salchichones de a lambr e de hierro galvaniva do r evestidos de pi edra, que, ac tua ndo co mo una escollera, qujtan fue r za a l agua y dan excele ntes r esultados.
- 255Cuando la corrie11te de agua que se ha d e atravesa1· es de al· g una importancia , no basta una presa sencilla, y la obra a dquier e m ás importancia, co mo se ve en la sección r epr ese ntada en la
figura 154 , L a coronación de esta presa puede estar inclinada, como se r epresenta en la fig ura; pero si fuese de g r a n altura, es más conveniente hacer el pa ramento escalonado ó formado por superficies curvas que favorezcan la caída del agua . El tubo 6
F lg. 154· cañería se coloca sie mpre aguas a rrib a de la presa ; a lg unas v eces, sin emba r go , es conveniente colocarlo dentro de la mism a presa , en una espec ie de esclusa , y cu brirlo con losas de tapa , para poc'erlo vis itar fác ilmente. En el caso d e at1·avesar. agitas t1·anquilas , se puede sumerg ir directamente la cañe ría, dejándola descende r y adaptarse a l fon· do. Para ello (fig. 155) conviene construir un pu ente provi!¡ional de ma der a, m ontar sob r e él la cañería y despu és dejarla descende r con aparatos especiales . Si la cañería no ofrece la flexibilidad n c-
-~56-
cesarĂa, hay que recurrir ĂĄ juntas especiales articuladas, como larepresentada en la fig. 156, que es muy ingeniosa y se ha instalado con ĂŠxito en Roterdam.
fo'i,;.
15~.
-257-
Puentes-acued uctos.-El medio más corriente para -atravesar la~ corrientes de agua son los puentes-acuedu cto&, de los que existen tipos variadisimos. En las conducciones á nivel libre, los. puentes acueductos son puentes ordinarios de fábrica, en los que· hay una galería ó un tubo longitudinal, por el que corre el agua. Las conducciones forzadas, si se colocan sobre ptj.cntes, no cambian las condiciones. SiJos .puentes son de fabrica, el tubo ó tubos. se colocan en una especie de · galería. En los puentes metálicos, los tubos se colocan en cáj"lls -tongitudinales de madera ó al descubierto. Los puentes metálicos más convenientes para acueductos son los colgantes, y de éstos preferibles los articulados, que no comunican sacudidas al sistema al llegar el agua. Perdonilos ha estudiado en un trabajo especial; requiet·en sólo la precaución de establecer á lo largo de la cai'leria algunas juntas especiales de dilatación y alguna articulación si es necesario. La cai'lería puede colocarse sobre el ,t ablero ó debajo. · Cuando elpu.e nte-acueducto tiene mucha longitud, conviene de' terminar el número de pilas con la fórmula del coste mínimo. Siendo y éste, se tiene:
y=
V
M
ep e D +
N
e p, e, D
-
C;
siendo e= coste medio de una pila, D = longitud total del puente , p = carga' total por metro lineal, p, = sobrecarga por metro. ineal, e = coste unitario de la tensión, y se tiene:
(
Po v
c = ---L; R
siendo Po = valor de un centímetro cúbico del material de los cab~es en pesetas, V =valor de Un kilogramo del material puesto en obra, ·R =coeficiente de seguridad por millmetr_o cúbi~o,. L =longitud total de los cables. P ara el acero:
/
P 0 = 8 kilogramos por decímetro cúbico, v = 1,00 ptas., R = 2<1,
se tiene·
e= 0,0008 L. c1 = coste unitario de. la compresión del tirante, resulta: Po V c1 = - - - L .
R
1
17
1
258Los simpolos con lo? valores, como antes, pero referidos al ti. r¡¡nte: R =carga de seguridad para la compr~slón. Para el hie· rro: p 0 = '7.800, ósea 7,8 kilogramos por decimet~:o cúbico; v = 0,.6 0 pesetas, R = 6 kllqgramos, se tiene: c1 = 0,00078 L. d .~f N, dos constantes que dependen de la relación -de la cuer-
/
da á la flecha; ·así, para d··
-
= · 9 se tiene M= 4,03012012;
f 10 12 15 = 18 = 20 > • · = 25
=
5,3851648; 6,3245553; 7,762090; 9,2195455; • = 10,1980390; 12,6589581;
N= 2,42660 > >
>
= 3,399333 = 4,055166 = 5,044233 = 6,036933
• = 6,699933 >
= 8,359966
Después de esto se deduce .
c+y
x=--- . 2C
114. Depósit.os.-Pueden clasificarse como sigue: Respecto al objeto. 1.• Depósitos de toma y reunión de los manantiales.-Si el manantial es muy escaso ,en estiaje y abundante en invierno, es· ~s depósitos sirven para almacenar el agua, recogiéndola en el ;gasto máximo y distribuyéndola en el de consumo Il).edio. Convie· ne .p or esto colocarlos lo más próximos posible al manantial, yac· <tuan como reguladores anuales de éste. Se usan muy poco por el coste gran:ie y tienen más aplicación · · en los riegos. ' 2. 0 Depósitos compensadores.-Cuando el manantial tiene un ,gasto inferior al consumo máximo diario, debe :;tlmacenarse el .agua sobrante en los periodos de consumo mínimo ó nulo ¡las no· ches) y distribuirlo en cantidad suficiente durante el consumo máximo. 3. 0 Depósitos co1npensadores por convenieltcia .-A veces, :atmque el manantial dé-el gasto máximo, puede convenir econó· micamente, en especial si la conducción exterior es muy larga, -construir un dep0sito de reunión, situado al extremo de la ca· l'iería. · a)
'
' -~59 -
·4:0 D epósitos de reserva .-Si rven pa r a a bastece r una población dura nte las reparaciones en la toma ó en la conduc ción. 5. 0 Depósitos l'efrig erantes.- Puede n servir p a r a disminuir la tempera tura del ag ua cua ndo se los construye en galería 6 á g r an profundid ad. b} R especto á su pos ición, se clasifi can en · 6. 0 Depósitos de o1•igen.-Se da es te nombre á los depósitos co· locádos á lo la rgo de la -cañería, ag uas a rriba de la r ed de distribución. La tubería de ag ua s arriba se calcula en función del gasto medio dado por el ma na ntial , y el de aguas abajo pa ra el con· s~mo máximo; por consiguiente, estos depós itos debe n s itua rse lo más próximos pos.lble .á )a población. ·'7. 0 D epósitos d e extremo:-Son los de pósitos colo cados aguas a bajo de la distribución urbana. De noch e el de pósito se llena directamente con el manantial; de dia abastece á la población, al mismo tiempo que e l manantial. La cai'leria se ca lcul a para el do· ~· bie servicio de· di a y de noche . e) Respecto á s u est ructura, se tiene: 8.0 Depósitos subterráneos.-Cu.ando la a ltime t ría lo permit e, son preferibl es , para a provechar las v entajas de resguardar el a&'ua de la acción del sol y utilizar la presión ó empuj e del t er r e· no contra las paredes del depó sito. Generalmente se hace n de fá · brica ó de cemento armado y cubi ertos con bóveda s y una ligera capa de tierra. Análogamente pu ede de<:i rse de los depós itos medio enterrados. 9. 0 Depósitos e1t elevación .-Se procura utilizar alguna cons· trucclón exis tente. Si esto no es pos ible , se hac en de fábrica, ce mento armado ó pa lastro.
215. Dep ósitos de 1·eserva y compensación. Capaaidad.,-,Si e l· depósito ~ e.s de r ese rva , ha de con te ner e l consumo máx imo para tres ó m ás di as que pu eda n durar las r e · · paraciones eve ntua les. Gener a lmente se s upone que b asta al consumo máximo de un di a para los depósitos de fábrica, y menos, •
1 4
..;- -
1 2
, para lo s
metálico s. Los depós itos de compensación r equi er en un a capac!dad iguo ! á la ·mitad del cons u'!'o diario, ó, mejor, el gasto que se ac umu :a e n ellos durante l as 11 hor a s de COl,lS Umo nulo. Suele se r n = 6 + 8, ·y se tiene : .
e= .Q X
n X 3600;
siendo .Q e l gast o del manantial. Supónga3e m h oras de 'C on su mo
260 .. . má ximo, co n un gas! o 2 Q, dqble del de el manantial ; en las (24 - m- n) horas r estantes de consumo medio , habrá disponible un gasto Q', dado por la r elación Q X 24 X 3600 = 2 Q X m X 3600
+ .Q' (24 -
m - n) 3600.
Suele tom<~rse ·m ·= u..= .S., lo que da .Q' = .Q. Casi sie mpre Jos depósitos son de compensación y reserva á la v ez y sin·en co mo reguladores para el consumo diario y como reserva para las r ep araciones exte riores ó en los grandes incendios.' A-un en este caso basta que la capacidad sea igual al consumo total en 24 horas. L os depósitos de capacidades mu y grandes áeben evitarse, ta nto por su gran coste lomo por lo expuesto á una ~ ontaminación del agua.
1'
216. D epós itos d e fábrica. F orma d el depósito.- La forma consagrada por razones pr á c· · · ticas y económica s es la r ectangu lar,"aunquc, teó rica mente , la cilíndrica sea la de capacida d mayor. Un depósito de cierta lmpo.-t a nc ia debe tener dos compa rtimientos, para evitar las interrupciones en casos de r epar ación . La relación más conveniente (en teoría) entre los lados de cada cum3 x partimientc. , es· - = -. y
4
.Profundidad.- A tendiendo á las condiciones higiénicas, debe reducirse á l a menor la superficie del agua en contacto del a ire, y, por consiguiente, aumentar la altura; pero esto requiere, para l a estabilidad de los muro s , mayor espesor y a umento de coste de la obra, además de que los muros están sometidos á mayores variaciones de· presión . Prácticamente se ad mite como profundid ad media 2 ...;- 4 metros. Circu lación del a gtta .-Una prescripción higién ica de gr a n 1mportancia es la circulación continua del agua, que ev ita el estan · camiento de par te de és ta y su fác il contaminación ó desarrollo de microorganism os nociv o~. El mejor siste ma es obligar al a g ua á recorrer varios compartimiento s moviéndose en zi g-zag hori· zontal y ver ticalmente. L a figt1ra 157 representa un t!po , dividido en dos partes, que pueden funcionar independientem ente; cada una de ellas. está.s ub· dividida en otras, por las que circula el agua, pasando de una á otra por aberturas practicadas en la parte baja y en la alta de los tabiques colocados diagonalmente; en caso de reparaciones, cada compartimiento puede quedar aislado de los demás. L a toma de agua se hace simultáneamen te en todos los compartimi"ento s por
-261medio de tubos que afluyen al tubo único de toma; los desaguad or es están colocados en cada compartimiento , y se unen á un solo tubo, en el que también vierten los aliviaderos, constituidos por tubos verticales con el extremo superior abocinado y a lcanzando la altura necesaria .
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F ig . 157.
Cálculo de los m u¡•os de r ecinto.-Las condiciones de e5ta bilida d h a n de r eferirse á la rot ación ó vuelco, al deslizamien to y a 1 a plastamiento. Si el depósito es sübterráneo ó en desmonte, la. hipótesis m ás desfavora ble es para el dep_ósito vacío, porque pudiera h a ber en · tre el muro y la tierra una capa liquida que produjese presión hi drostática. Lo contrario ocurre cuando el depésito es tá e levado; de .esto se deduce que los muros de los depósi-tos en desmonte deb en tener el talud al interior del depósito, y al exterior en l os en elevación.
- 262 La ~oJ e r a en los casos corrientes ti ene u,n espesor s, dado por la fórmula S =Ü,
~5
V
2 h .
D ep ósitos de vm·ios pisos.-La fi g ura 158 representa el depósito de Fiumicino, que en planta tiene forma de cruz griega. Depósitos en galería.-Son muy convenientes para el enfria· miento del a~ua (fig. 159).
Fig. 158 '
Fachadas.-Deben ser 5encillas y de líneas se,•eras. La figura 160 rept;esenta la del depósito 'd e Marino. 217 . D epósitos de cemento annado. -~n los depósitos en desmonte conviene la forma en herradura, y el vaso está constituido por la corona circular exterior; en él se disponen las cámaras de maniobras y depósito. Si es elevado, se h ace generalmente cilíndrico, apoyado ·Sobr-e
1
cuatro pilares. Esta forma es muy esbelta y e.c onómica; se emplea mucho en fe rrocarriles. Conviene sólo para depósitos de capacidad reducida. Cuando han de ser grande s se sig ue un sistema
Fig. 159. mixto, construyendo la torre, de forma poligonal, ·de fábrica y el vaso de cemento armado.
F ig. 160. El vaso se construye con una armadura ó esqueleto metá!!ico (de acero), envuelto por una capa de cemento de poco espesor, desti-
nada á darle impermeabilidad y preservar al metal de la oxidación, porque la estructura metálica se calcula de modo que por sí sola resista á todos Jos esfuerzos. 218. Depósitos de palastro.-Los depósitos metálicos se cons· trnyen hoy casi exclusivamente de palastro, de forma cilíndrica, con el fondo esférico ó cónico, y se colocan so· bre una torre de fábrica, interponiendo un anillo de hierro robusto (figura 161).
.11'
P' ~-
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1
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1
~7
--+7
~-i,_~,
1
'i
Fig. 162.
Fig. 161. ~spesm·
del palast1•o.-Se determina con la fórmula empírica:
" = 0,000166 D H + 0,02 ; D = diámetro del cilindro, •1
H =carga sobre el fondo .
'Espesor del casquete del fondo.-Si es esférico se calcula con la fórmula empírica: S=
1'
h
0,000166 1' h
-f: 0,0015,
=radio del casquete esférico, = carga en el punto más bajo.
La figura 162 representa algunos detalles del anillo de fundición que sirve de apoyo al d<>pósito. En la figura 163 se representa el qepósito de Colmar; la figu· ra 164 Qfrece un tipo más sencillo.
--
265-
Accesorips de los depósitos.- Temp.erátttra, ventilación, alumbrado. -Son~accesor!os en todos Jos depósitos las escalas y 219.
medios de acceso. Para cqnservar la temperatura del agua casi ¡constante deben revestirse las paredes, solera y cubierta de una substancia cohiben te. Son muy buenas Las cubiertas formadas por dos capas de cemento armado, conteniendo entre e !Las La substancia. cohibente. Deben estar herméticamente cerradas, pues hoy parece demostrado que la . ventilación no ejerce ru nguna acción favorable, y más bien perjudica á la conservación del agua.
Fig. 163.
Fig. 164.
Menos justificada está la iluminación. Basta para la insp,eccción cristales gruesos en las entradas.
-
266 -
y
mecanismos.-La caiier í a de llegada ·debe 220. Tu berías t ener la boca de salida a l niv el su perior del' nive l del depósito, . fijado por el a liviader o de superfici e, y señala eón el centro de la sec:lón de sali da el extr emo de la lin ea de ca r ga exterior . El t ubo d e toma de agua ha de esta r á m tr)T poca altura sobre el fondo del depósito , lo sufic iente par a evitar el entu r bia miento producido por el tiro de sa lida; el centro de es t a ca i'! eria (í~'termi : na el or igen de la li'nea de car ga de la dis tribución . E n pl anta de ben estar d ia metra lmente opLiestas las boca s de entra da y sa lida . L os aliviader os suelen estar co nstit uidos p or un ve rtedero h e· cho en los muros , si son de fá bri ca; s i no, se fo rm a n con qn tubo verti ca l r ematado lJOr un co no inv ertido, co n el borde superior ' á la al t Llra debida. La lo)1git ud dé! umb r a l del verteder o ó de la ci-rcunfer encia de la boca del t ubo se calcula con la fórm ula:
en la cual p.= 0,40 . Q =gas to máximo q ue puede llegar a l depós ito, h = a ltu r ,;¡ sobre elumb¡;al, que se fij a en 2. -7-5 cm ; ;
para a umen ta r·el per imet ro del ve rted er o pLiede u sa rse la disposición indicaéja en la figu r a 165. · A l a liviadero 'v a anej o un tubo de enla ce con el desagua dor. E l des aguadm· se pone en el punto más b a jo de la soler a del depósito (solera que 'd ebe se r conver gente hacia ese punto) y h a d·e est a r provis t o de una válv ula de descar ga, de las que se r epresentan dos tipos en las figu r as ¡
..._
1 ~- -~-
uo
>t
166 y 167 .
' ·. E l cálculo del desaguador se h a ce como el
de ·.~ - ~-- ~ .· d el orificiocondella fondo fórmula; vari a~le ,
un depósito de niv e1
25 t= --~--
F ig . 165.
p. wY z•g h
t =tiempo en que se qu_ier e desaguar por complet o e l depósito , y que se fi ja en unas dos horas.
Las dem ás let ra s tienen la misma significa ción que en el núme· ro 69. (V éase.)
- '267-
El desaguador lleva anejo un tubo procedente del aliviadero de · superficie. Todas las boca-s de entraaa y salida deben esta r provistas de si-· fones de cierre hidráulico pa r a evitar toda .causa de contamina-. ción del a:;ua, procedente del exterior. Los demás aparatos, llaves, vál- v ula s , et c. , se disponen de modo qu e puedan efectuarse las operaciones . siguientes: a) Para desaguar la ca ñería sin mandar agua a l depósito. b) Para ll eva r el agtra de la ca-ñería directamente á la distribu- ción sin pasar por el depósito.
Fig. 166.
Fig. 167
e) Para desaguar total ó parcialmente el depósito . Para interceptar la distribución. Para tomar el agua lo mismo de la superficie que del fond o. La fi g ura 168 represe nta una cámara de m a niobra aneja al de-pósito . d) e)
221. Escala de altura y gasto.-En cada compartimiento del1 depósito se coloca una escala graduada con un indicador al exterior para determinar la altura de agua del depósito. El registrador Richad es un aparato a utomático, que por medio. de un flotador fijo á una varilla vertical transmite la medida de las alturas á un aparato r egistrador gráfico. Tiene más. imponancia la medición ordenada del gasto de agua. hecho en el depósito para la distribución. Con est e obj e to pueden utilizarse bien los apa ratos Venturi, Woltman, etc . . 222. Cdmaras ó depósitos de l/egada.-Cuando la caqería no. tiene un depósito próximo · á la p<lblación que ha de abastece-r,.
-268'Conviene hacer llegar el agua á una cierta ,altura en una cámara, d esde la que se distribuye por diversa~ derivaciones. Estas cámaras se-disponen generalmente sobre una torre (fig. 169). Las cáma a·as deben ser"\'ir para aforar el. agua que llega, la que se distribu-
y e y¡l a que sobra es un medio de ob servación y al mismo tiempo <u n r egulador de presión.
Distribución urbana. 223. ~
Problema
general de la economía nzáx im·a.-El probleltlla general de la economía máxima en las r edes de .distribuclón, ·en t érminos generale.s, se-presenta as!:
Dado un cierto número de punto s alimentadores (manantiales. f uentes) y un cierto número de puntos abastecidos (casas, fu entes, etc.), buscar la red de unión m ás. conveniente y fijar el diá metro de ·las caílerias para que el coste sea el menor . . El probl ema , en general, no parece posible pueda· ¡{·atarse, por la grim inde terminación de lo s elemento's y exigenci as prácticas á que han di! som~ : terse, asi que se tra tan separadamente la élecci ón del diáme tro y el trazado de la r ed. 224. .T1·azado más conveniente.-
Se tienen los siguient es criterios funda mentales: ' a ) A igualdad de las dem ás condiciones, el trazado más económico es· e1 más corto. Esto lleva á colocar la caíleria t n la mediana de la zona de con_ s umo uniforme, ó según una línea q ue divida la zona mi sm a en razón inversa.. del consumo, si éste no fuese uniforme, y á {que la di stancia máxima, práctica mente compatibl,e, sea de 2l•-+- 3[) m etros entre las caílerias, de modo que se limite todo lo posible la longitud de· la cañería. · b J La distribuci ón con varios tubos de ga stos parcia les es más co•tosa que con un tubo linico que dé el gasto integraL Es~e prin cipio conduce á la· adop_ ción de una caíleria principa l, que lleva e l caudal m áximo, y una serie de cañerías secundarias y terciarias, que ab astecen la zona más distante. ' Flg . 169. e) . La caílcri a principal h a de tener· una direcc ión norma l á las curvas de nivel de . la poblaciÓn, y las;se cunda rias paralelas. Ninguna cañería, a unque sea de ord en inferior, ha de tener trozo alguno ascenden te. Sig uiendo este criterio se fij a desde el ·principio la di sp osició~ general presumible de toda la red. d) Dada una caf'lería secundaria que atraviesa la princip_al, el
-270-
¡.p unto de unión debe ser tal, que se tenga (véa's c núm. 120): · d = d,,
"Ó sea
. Y1
y,
·ó sencillamente
Fig. 170. ·si la ca'ñería secundaria tiene la misma cota extrema. de servicio ..ú derecha é izquierda. Los símbolos d, l, q, y representan, respectivamente;_el diámetro , :longitud, gasto y pérdida de ca rga en lo~ dos trozos indicados con
' •los índices 1 y 2. Empleando esas tórmulas y dividiendo la población en zonas de ·..servicio normales á la dirección pres umible de la cañería principal, puede fijarse pará cada una de ellas el punto de paso y, en · consecuencia todo el trazado de la cañería principal en función del ·consumo de derecha é izquierda. e) En ._acta nudo cqnviene deriva r cañerlas comparables en im·portancia, para·evitar el inconveniente que pudiera ocurrir cuan··do un ramal de gasto pequeño, al arrancar en el principio de la ·distribución, tuviese que anular ~n un trayecto corto una carga muy fuerte; esta conducción da lugar con fre cuencia á un diámetro tan pequeí'lo, que resulta inferior, al límite impuesto•por la : práctica, con pérdida de la energia hidráulica que hubiera podido utilizarse en otro punto de la r ed . Esta consideración seria contraria al em'pl eo de la caí'lería prin. · clpal y conducirla á un tipo teórico, en el que todas las derivaci0·nes que arrancan de un mismo nudo fuesen comparables r especto 1
q! .
.al tér¡:ni~o l En la práctica conviene adoptar la m ayor part'e de las .veces un ·tipo de trazado intermedio que tenga en cuenta toJos los criterios indicados, además de las ex igencias de cada caso partic.u lar . f) La cañerla deb e instalarse en todas las calles. A veces se -omite (por razones de economía) a lguna cañerla secundaria, siemtpre que la distancia entre d0s <:allerí as no exc eda de 30 -;- 40 m e-
- 2/l · -
tros, para que las distribuciones domésticas. no tengan una longitud mayor de 15 ...;¡- 20 metros. . g) Circulación cóntinua.-Hoy se considera indispensable en una red de distribución, para que funcione bien, unir entre sí lo s extremos de todas las cañerías, de modo que en el perímetro formen un anillo cerrado y en el interior un conjunto de mallas, también cerraJa. Este sistema permite en la red una distribución más equilibrada del agua, lo cual así puede corregirse cualquier error que hubiere habido eri el cálculo de los diámetros ; además permite efectuar las tainas en éuaiquier punto, aunque en algún trozo estuviese interrumpido por alguna r eparación, y, por últi · mo, en puntos especiales puede hacerse haya un gran gasto, como se requiere en casos de incendios; en este caso toda la red funciona como un depósito de reserva. Lo~ tubos de unión que se agregan á la r ed calculada para obtener la circulación continua se hacen del me¡lor1diámetro prácticamente compatible; en general se suponen de fundición .y ·de ·0,04 metros, no sometiéndolos á cálculo. También es bueno tener en cada ·extremo de la red una válvula, que de ordinario se halla bien cerrada y deja establecer la circulación continua en caso de incendio ú otro análogo. -
·:)
225. Estudio de una red,~Para el estudi'o práctico de una red de distribución, se procede como sigue: l. Se procura, ante todo, reunir los datos necesarios, tanto los que puedan tomarse directamente, ·como los faci!!tados por los respectivos Municipios; estos datos serán p~ecisa mente: a) Un plano acotado (ó con curvas de nivel, á la equidistancia de 20 ..;- 25 metros) de la población que se va á abaste.c er, con indlcación de las cotas de las casas más altas que han de surtirse de agua. b) Una relacion de la cantidad de agua que hay que distribuir uniformemente en toda la población ó la proporción en que ha de repartirse en ·las diversas· zonas de la ciudad. Esta distribución puede hacerse con relación al número de habitantes, ó, más fácilmente, en razón de las superficies habitadas, suponiéndolas de igual densidad, al menos las de cada zona. e) U¡1a relación de los edificios especiales (escuelas, hospitales, mataderos, cuarteles, estaciones ferroviarias, etc .) y el gasto correspondiente que exigen. , d) Lista del número y situación de las htentes , bocas de incendio, retretes públicos, urinarios y sus gas tos respectivos. En función de estas notas se fijará e) gasto total que debe suministrar el m a nantial, ' y que, en el caso de una red con- depósito, debe duplicarse para el cálc.ulo de la cañería. '
-
Z72-
II. Se elige, 'c!onde. sea el caso, la posición d \'1 d~pósito de orige~ ó de ex tremo, segúp la !tltimetría de la población y de las demás razone s dadas, y se fija la cota del fondo del depósito como origen de la red piezométrica dé la población, de modo' que,. hecha la distribución, haya, por lo menos, dos metros de carg!l respecto á los puntos extremos de alimentación pára atender á las distFi· buciones privadas. III. Se fija el trazado más conveni&'nte en función de los criterios éxpuestos en el número précede~fe, ·teniendo 'sepa'radas, cuando sea el caso, las zonas ,d e altimetría · muy diferente y as·e gurando después la cit:culación continua con una serie de tubos de circuito. · IV . Se fijan los gastos de los diversos' trozos, asignando á los destinados á servicios especiales como gastos de extremo en· los tubos respectivos y distribuyendo el resto como gasto unifor,me· á todos los trozos correspondientes, atendiendo á los coeficientes de consumo. Fijo el sentido en que ha de correr el agua en cada trozo, se asignará como gasto de extreino· á cada tubo afluente á su nudo·la suma de los gastos de los tubos qúe arrancan en el misnio nudo. Habrá, pues, tubos con sólo servicio de extremo, ó ser-v icio .uni- 1 forme, ó de servicio mixto. ' Todos los gastos ·se reducirán á servicio de extren¡.o con las fór-mulas de los números 117 y 118,
.1
q, para el servicio uniforme,
q=--/
y3
'•
q =
q + 0,55 q2 1
pa r a el servicio mixto,
y reunir los resultados en un c.uadro as!: 1n di ca· Superfi· G1'1.STE>S Gastos reducidos ción L 0 n g i• 1====;=="""'== =='1 por el de los tu.d . cie abas. Unifor~ De cálculo d$ 1\erVite c ida. mes. extramo. Mixtos . cío de e xtremo. t roz o a
' 1 ... ... ....... . .... ......
.. . ...... .·....... ¡....... .¡ 1 ·'
'
'
.'
. [
''
-273-
V. Se calculan los diámetros de la red entera, procurando satisfacer la ecuación de la máxima economía en los nudos ó por tanteos, ó siguiendo uno de los métodos que se exponen en el nú· mero siguiente. 226.
Cálculo de los diámet>·os . (V e' ase el número 121.) Primer caso. El problema de la máxima economía admite una
s.olución e~acta si se tiene en cada nudo un solo tubo afluente y otro derivado (núm. 121, fórmula 29 a y 29 b). Muchas veces se aplica este procedimiento, aun cuando el trazado se aproxime sólo á las condiciones dichas; es decir, que presente una arteria principal ó cai'ieria maestra, de la que derivan otras secundarias, de que á su vez arrancan otras terciarias, etc. Entonces se proceqe como sigue: Se desprecian todas las cañerías secunda~ias ·y se consideran en cada nudo de la principal un solo tubo afluente y otro derivado; las p érdidas de carga en los trozos sucesivos vendrán dadas por la fórmula
siendo y 0 é Yn las cotas piezométricas conocidas del origen y extremo de la cañería, es decir, del fondo del depósito y del punto extremo alimentado . . De donde se deduce que la pérdida de carga, menos el factor Yn -Yo . . _ -~--:--, que evidentemente es constante, son proporcwnales a
~Cq+)
1
los términos~ l1 y q,3_ Conocidas las p érdidas de cargª, se calculan los diámetros con la fórmula·
Y; -Yi -
1
=
El mismo método puede aplicarse para las cañerías secundarlas, despreciando las terciarias, y así sucesivamente. Para cada una de ellas pueden formarse uh cuadro análogo al siguiente: 18
/
-274-
.Indica- Lo g 1·- Gasto redun c!ón cido. t~d de los q trozos.
--- - - -
P érdida 1 Cotas Diáine- Coste. pi ezo , de · tro carga: mét'rip.l.d d Y;-Yi-, cas.
1 i
tq3
- - - - - 1- - - - - - - - - - - -
....... . ....................... !....................... .. .. ... .. .. . ........ ........ ¡............... ¡.. : .. .............¡............... _ ex· Segundo caso.-Cu ando todas las cotas yf de alimentac ión trema sG>n iguales el problema de la máxima economfa -tiene una solución exacta. En efecto, si se considera uno de los nqdos ex:tremos de cota piezométr ica Ya, debe tenerse:
6 sea:
+ - - - - - + ..... (Ya+,- Ya)"lo 6 bien: l
a a q'l•
¡% g"/s + //s g"/s 1
1
2
2
+ .... 1~ %
6 de la que, componie ndo y elevando á la potencia / 5 , se tiene :
1
lz q'f, ¡a a
t
+... )%1'/5 q"ls q21s+ ¡% (z"ls 1 2 2 , , . )"1-, ( Ya+, -Ya
a+ 1,' Pasando ahora al nudo inmediato aguas arriba del índice . 61 •. 1 como u.• e se razona como anteriorm ente , tomando el término
-
275 -
otro término z"lo q%, y en vez de un so lo tubo; el conjunto de todos los tubos derivados de aquel nudo. Asi se llega al nudo de o rigen de cota Yo, para el cual se tendrá :
•/ •¡ ca'+ e~ o+ . ..
(y -y)% • o 1
e,;_ que la única incóg nita es y 1 , que puede determinarse. Entonces se procede en sentido inverso para las sucesivas reladones halladas de la fórmula genérica:
z"lo g% · t
t
,_+, + q2/o t+, + ... e% (/. + e% 8
·· ¡%
Se determinan fácilmente todas las cotas piezo mé tricas y luego todos los di"ámetros. E 1 procedimiento, al parecer muy compl,lca· do, resulta muy expedito en la práctica, y más u sando ábacos grá· ficos para la resoluci ón de las fórmulas y teniendo cuidado de ll e• var bien ordenádas las operaciones. Tércer caso. Si las cotas piezométricas ex tremas 3on dlferen· tes, puede aplicarse con aproximación el fl1étodo precedente. En uno de los nudos extremos, se renc(rá:
----- +
+
~.---. . ----
----'--+
+ ... .
(Ya. - y" )"lo Si el índice 1 corresponde al trozo más influente por la longitud y gasto, puede ponerse:
¡% q21s
a
z"ls q21o +ml%q%+n ¡"loq%+ .. ••• i i :! :J
a.
:J
( qa+,- Ya )"ls en la que
m
~ (-Y_u._.--y-) % Yu.-Y.
( y a. - y 1
3
)"ls 6
12
=
Ya. - Y, ) (
Ya -Y,
/~ .. , . .
-
~
276-
La determinación de m y 11 puede hacerse por aproximacio.n es sucesl\•as, fijando a prio•·i los valores de y a en función -de un pr!Jl!~r cálculo de máxima economía hecho por el m étodo relativo al caso primero. Supuesto eso, el problema se r educe al del caso precedente. Hay que: tener presente que el método expuesto ahora (segundo y tercer casos) no. se· presta. al cálculo de redes cerradas, porque en cada nudo debe haber un solo tubo afluente y varios deriva· dos, ó un solo. derivado y varios afluentes. Esto no sucede en la práctica, mie¡:1tras ·que, como se ha dicho antes, las cañerías de cierre de la re,d se aplican sólo cuando está te-r minado el cáfculo. El orden de las operaciones con este procedimiento se indica en los cuadros siguientes. El prim ero se llena procediendo de arriba á abajo, y el segundo, al contrario.
1
i i
! !
'
\ . ' f .-
1
Fórmu la.
1
_ _,
Nttdo.
'Fó rmula .
:
1
·
D
1
- - - - -- - - -·
tq '/" -
e
(B + Di% - -- -
Y; - Y; _¡
1- - --·
d
Diámetro
13
pld
OBSE RVACIONES
• .............·¡· .. ·:r1 ....... :. .-
C oste
'l ··· ·· : ·· · ~ ·····r· ···
'.1
1"":..... .............. J .... '''"1". . ,.... ........
1
Pérd.ida d e carga.
1 - -1
y
B
" "! "'A"
.......... : ~ ..¡. ..... .... ,..... ......... ,.. ... .. ... .... ,... .... ..... ,............ ............. ...
·· · · · · ····· •· • 1·· ··· · ···· 1· • ···· ··· ·· ·· 1··· ·· · · ······ · 1· ·· · ·· · · ·· · l· •• •·•••.o····.···· · · ... . .. . .
Extre mo d ·el tramo.
·
c"l-"
- - -. -
cyA~RO
1
..... ... ....... :.....
.. .... .. .... .. 1, . ·: ·.· ... . '
COTA PIEZCM ÉTRICA
0 H •' '''''' ''' '' '' ''''''' '''
1
·
A.
Gasto 1 A Long itud q ·litros. ¡ ¡% % · q _____ ¡ l metros.
Trozo
-. . . .. . . . ... 1 . .. : . ... . ... .. 1.. . ' . . . . . . .
1
- - - -.
Nudo.
CU.A.~R.O
!.::¡ ._,
-- 378 -
VI. La .determinación del coste puede hacerse valiéndose de la fórmul a J = p l d, como indican los cuadros; p es un. coeficiente, cuyos valores para un avance de máximo son: Para tubos de fundición.... .. . .. .. .... p = 100 -o- 110 » cemento . . ..... . ........ p = · 25 + 35 > cemento armado... . ... p = 40 -o- 50 227. Distribución tt1·bana. -La r ed de distribución urbana se h ace casi exc lusivamente con tubos de fundición, que se prestan muy bien para nac er las tom as priv-adas y resistir lo s golpes-de ariete. Los tubos se colo can á la profu ndidad de uno s dos metros, y gene ralmente á un lado de la calle. A lg unas veces se .ponen en la canalización del a lcantari ll ado; p ero no es conveniente y deben proscribirse, pu es puede haber a lg un a contaminación. E n la distribución in terior y ex terior debe n in sta larse desaguadores y a liviaderos en los p untos más bajos ó más altos del perfil. 228 . Tomas de agua. -Las tornas de agua para derivaciones secund arias ó privadas pu ede n h acerse en seco ó en carga. Este último sistema es· el que más se usa, o por la ventaja de poder h acer-l a dérivac ión sin suspender el funcionami ento de la conducción. Toma en seco.-Se deja en seco la ca ñería y se practica un taladro en el punto donde h a de fijarse la aco m et id a , y luego se colo ca un collar (figura 171) qu e lleva ya el tubo d e hierro ó plomo para la derivación , Fig. 171. que se fija, suj etá ndolo luego con el collar. T oma en cm·ga .-Por medio de un trépano, y pasando por el hueco que deja el couar, se pr actica un orificio en el tubo y á él
,
.
~.
4
..
~
Fig .~ 172.
.
..... . . . . . -
-
_ 1_ ... .. .. ... . - ,_ - ... - . . . ... - - - - - - - .. - - .. . 1
s e aplica la llave de toma, á la que se empalma la cañería. La figura 172 represe nta una llave de toma lateral, montada sobre el
-
279-
collar. La llave se mueve descje la parte superior por medio de 9tra llave oortatil; la primera está resguardada por un tubo ·y .una tapa. Las llaves de detención se co locan á lo largo de la caflerla para impedir ó permitir el curso del agua; son de presión y se mueven por un p equeño volante é interiormente cierran, comprimiendo un a pieza guarnecida, contra un .orificio. 229 . Tub ería,.< de ;hierro.-En las distribuciones de agua se prefieren los tubos el e hierro para las cañerías ascendentes y los de plomo para las dQscendentes. Las cañerías de hierro laminado ó forjado se co locan enterradas en lo s sueios y muros ó sujetas con simples grapa's de hierro. Las uniones son s iempre de rosca; un extremo del tubo lleva el tornillo, y el otro una especie de manguito con la tuerc a. Para cortar los tu.b os se emplea una herra mienta es pecial llamada corta-tubos, qu e oprime el tubo contra una pequeña rueda cortante de acero; gii·ando este instrumento queda e l tubo cortado exactamente por Clonde se d<:sea. En Las curvas muchas veces puede cncorvru:se e l tubo; además se usan tipos variadus de piezas especia les, es decir, manguitos con dos tuercas, de tuerca y tornillo, de dos tornillos, piezas en T , en crui, Injertos, etc. , etc., para todos los casos que puedan ocurrir. En las uniones á tornillo conviene cubrir los tornillos con una pasta consistente de minio y aceite cocido, bien con minio y sebo; a.! tubo se le hace girar con una tenaza especial a decuada al diámetro del tubo . ~ Tabla XL VIII.- T~tbo.~ de hien'o con manguitos de 1'osca.
Diámetro Inter-ior en pulgadas .. . >
>
en mm . .
..
1 1/2 3fa "/4 --- --- - -- --10
13
20
25
32
- - - - - -->
exterio r
>
..
17
21
27
33
42
--- - - - - -- - - Peso por m. !. .
·'· ..
kg.
0,900
1,200 1,800 2,500
4,000
230 . Tt~b érías de plomo. - Las tuberías de plomo empleadas en las caflerías desc endente s son más flexibles y se manejan mejor queJas de hierro, no requiriendo tantas piezas esp~ci.ales . La.s uniones de los tubos de plomo se hacen por soldadura. Se alarga uno de los extremos por medió del a largatubos, se introduce en él un extremo de otro tubo, ambos bien limpios y mojado s con sulfato ácido de zinc, y cubiertos de pez g riega en polvo.
-280Con una lámpara de soldar se calienta el tubo y se funde el esta· ño que lleva adosado . También pueden .hacerse con soldado r es. Practica ndo un agujero en el tubo de plomo, se construy en las piezas en T· Para los codos se doblan los tubo¡; de plomo con gran facilidad . Tabla XLIX.- Tt1bos de plomo. Diámetr o interior en mm ......
_. ¡_:_~~_:_~
. . . . . . 15 Peso p_o_r_m _ _-l.-.-.-.-.-.- .-- .-.-.-.-k-g-.
181 21
26
25 31
t:_ 36
~~~~~~~~~ ~
1
231. Siste111as de dist.-ibu ción pl'ivada .-En la distribuc ión se siguen varios sistemas ; Jos más importan tes, son: á caño libr;e, . por volumen fijo, por contador es. El primer sistema debe proscrlb irse. Sistema por volumen fijo.-Pa ra el segundo hay que disponer una llave ó g-rifo qu e no deje pasar más de una cierta cantidad de agua al día. Hay muchos tipos de grifos de medida. El mejor es e l repre-
Fig.173.
sentado en la figura 173; b son dos placas de cristal, provista s de un orificio; des la compuer t a ó llave que se mueve, coincidie ndo
-281más ó menos con los orificios de las placas contiguas; o n corres;ponde con la lla ve empleada en la maniobra; p, tornillo que sirve para sujetar la tapa. Hay también llaves . de éstas de m·ijicio ./ib•·e; otras se colocan á lo largo de la cañería de toma. Este sistema tiene los inconvenient!!S siguientes: a) El agua se caldea mucho en los depósitos. b) El agua en el depósito recibe polvo y materias orgánicas, •con grave perjuicio de la higiene. e) Durante la noche ó en ciertas estaciones, en qu e muchos in·quilinos se ausentan, corre por e l desaguador inútilmente una gran cantidad de ag·ua; mientras que durante el día y en las épo· -cas de mayor consumo es, insuficient e la cantidad de agua para las necesidades de los usuarios. Sistema con contado•·.- Este sistema elimina lo~ inconvenien· ·tes citados; pero ocasiona una distribución más irregular del agua en la red urbana y da lugar á consumos inútiles de ,agua por dejar abiertos los grifos para obtener agua fresca. La llave reguladora de ai•·e comprimido de Tua evita los in·convenientes precedentes é impide á los usuarios ga'staí' agua in~tilmen . t e (fig. 174). Consiste en una llave de doble efec. to, por m edio de la cual el agua de . la cajlería e no pu ede utilizarse por . ·el usuario m ás que después .de haber llenado el dep ósi to S por medio de l conducto D; la capacidad de S es de "2 ..;- 10 litros, de modo que limita el consumo á intervalos establecidos de <tiempo. El recipiente está herméticamente cerrado y e l aire es comprim!·do al llegar el agua, evitando los golpes de ariete; la renovación del aire se hace por ~1 tubo A, regulado por ·el mismo grifo .
. f
e 232.
Dep6sitos domésticos.- SLt
Fig. 174. ·empleo tiende á desaparecer,- según se ha dicho, por razones de higiene. Pueden admitirse donde la .distribución no parte de un depósi to, y hay que buscar la compensación e ntre el consumo de dia y el de noche . De todos modos, deben estar r evestidos interiormente de zinc, para poderlos limpiar cuidados.amente muy á menudo. La capaci·dad val'ía de 1..;:.. 2m 3 ; la admisión del agua será por la ,parte su¡perior y la toma por la inferior, y provistos de aliviadero de su-
-
38~
·- ·
pe rficie y desaguador; la entrada conv iene es té r egula da por un Jl,o tador. 233. Contadores. -La e lección de un con tado r es de suma impo rtancia e n las distribuci ones g r a ndes, se :1san v a rios tipos pa r a co mpa r a r bi en s us vent a ja s é in co nv enientes . S on ins trumentos qu e s il've n para medir la cantidad de agua
F ig . 175 .
Fig. 177 .
F ig. 17é .
Flg. 178 ..
que pasa por ellos. Alg unos molelos g randes, como los de Deacon y Meinecke, sirve n princ ipa lmente ·p a r a a dvenir las p érdidas á
lo l a rgo de ¡as cañe rías . L os usados en la distribución urbana se dividen en dos grandes clases: Prim,era, contadores de émboJo. de los qu e los principales son los tipos Kennedy, Frager, ·Frots
-
283 -
(figura 175), T ay lo r lfig . 176i, Bonna (fig. 17i), S ~ hreibe r, Samain, D é bénoi, ] acquet, Dcsplechi n-Mathelin-Demert y Linde, Pichering, Gould, Roux , G irt, Lang· lois,"Becker, Kocrber. Segunda, contadores de rueda:. Los principales tipos son: Faller, Si e mcn s , T ay lot·, Ada mson, vVitt (fig . 178), EveFett, Dreye r, Rosenkranz y Droop, (fig. 1791, Leopolder, Kréiger , Ge rmuts, Mi,hel, Ducrenne, Wolf, Bonn cfond , V a lentin,
A la• dos clases indica das pod rí a s ustituir otra cla sificación, pu e s hay mu c hos contadores de
Flg. 1.79
discos, válvula, caja, péndulo , etcéte ra. E nt re e ll os, los más nota-bles son los· de Oury ,-C r ow•en, Tho;nson. Scb mid, Nasch, que ti en e la ven ta ja de se r el de más fác il in sta lación. L a figur a 180 r ep resent¡¡. :el tipo de co nt ador Ventu ri .
F ig. 18Ó . E l conta do'r Woltman •(fig . 18 1) es una aplicación del molinetede Woltman, y en la práctica, pa ra gast os grandes, da mag níficos r esultados. Ensayo y prueba de los contadores.-La comprobación de . los. contador es se -h ace en una insta lación que conte nga. a) De pósito de capac idad conocida (200 litros para ensayar un solo contador; 500 si se ensaya n 10 contadores en serie). (:acta depósito tiene un indicador de nivel , graduado por litros.
-
/
284 -
1 b) Dos manómetros de de atmósfera antes y después de los 4 -contadores, para medir la ¡::érd!da de carga. e) Llave con tornillo de paso muy pequeño, aguas arriba del primer manómetro, para obtener gradualmente gastos limitados <le sensibilidad, y otya llave semejante después de la salida. el) Cañería de llegada, con llave de cierre y tubo de desagüe. e) Apoyos especiales para los contadores que se ensayan.
234. Distribución pública.- La distribución pública tiene por' obje to alimentar las fuentes de ornato y de vecindad, las bo,as
1
Fig. 181. de incend·io~ de ''iego, abrevaderos, lavadet~os, 1t1'·ina1'ios letri1
nas, •·elojes.
Fuentes monumentales.-Las primeras tienen por objeto principal ado rnar las plazas y grandes vías de l as poblaciones impor· tantes. Entre las más notables figura la de Trebi , en Roma, que consume uno s 500 litros por 1" (1) . En estas fuentes se debe procurar dar al agua efectos variados con surtidores rectos, verticales, parabólicos, cascadas, cap!ls de agua, etc. Los su rtidores se disponen reunidos, ~onvergentes, divergentes, helicoidales, cruza· dos, etc. Entre las fuentes ornamentales ·figuran hoy las' luminosas . Alt~wa á q!{e se eleva un s~wtid01•.-(Véase núm. 114 .) Fue1ttes ·de .vectndad.-Se distinguen en continuas é intermi· tentes. Las primeras constan de un tubo de toma á presión, que se
<l)
En España son notables, entre otras, las de la Granja.
- 285 une a l g rifo de aforo, para graduar el chorro. E.xisten muchos tipos.
Fi g. 183 .
Fig . 183.
Las fuent es intermitentes (fig.)82J constan de más elementos .. L a intermitencia se consigue por ·una llave V, que se representa en la sección, y se abre oprimiendo el mango que se v e 'en el alzado. A l a bandona r ·elm a ng·o , la ·llave se cierra por me · dio de un re sorte. Otro tipo de.fue,nte intermi· tente se representa en la figura 183. La llave cuelga del caño y sir ve de a dorno; cuando se la alza sale el ag ua, y a l dejarla cae.por su pro· •pio peso é interrumpe la salida del ag ua. La figura 184 representa la fuente tipo Bapp y R euther de Monheim. Las fuentes intermitentes·representan el tipo ideal r.especto á la economía para el consumo público ; pero ofrecen inconvenientes, entre los cuale's fi guran : a) Golpes fuertes de · ariete en la cañerfa. Se evitan parcialmente'.con cá maras de a ire. Fig. 184. ' b) ' Dificultad para eteg'ir un tipo de llave intermitente que sea d(maniobra sencilla y no se descomponga con. facilidad,
-286-e) Facilidad de helarse el agua durante el invierno, á pesar de
:adoptar disposiciones especiales. d) Estropearse con fadlidad por la malevolencia de parte del ipúblico. Por estas causas muchas veces se adopta, en vez de fuentes in· ltermitentes, una fuente de chorro continuo de poco gasto, que puede aumentarse en un momento dado por un mecanismo es· ·pecial. Fue11tes de agua calie1¡te.- En algunas grandes poblaéiones se han hecho instalaciones para abastecer de agua caliente. En París se ha adoptado un tipo de fuente intermitcnte . de ga9, que ha·· obtenido un gran éxito. Poniendo una moneda de diez céntimos en una abertura especial, se abre la llave del gas, que calienta: un larg:o· s.e!iJil.eutin por donde pasa eÍ agua, saliendo por el caño un litro.d·e-agua.caEiente;__easL·á.la temperatura de la ebullición. B. ocas de i11cend io (fig. 185).· Las bocas· d.e incendio no son otra !=OSa que gra.odes, grifos á presión, que se manejan por medio de uil volante ó una llave portátil. Se guardan en cajas especl!!lcs . al nivel del suelo. Otras veces, en vez de ten~r la disposición corriente en los'grifos á ¡:irésión, se cierran por medio de·.tma esfera, que por la presión del agua se adhiere como una válvula á la boca de salida. Estas bocas sirven también para el riego y limpieza de lascalles, usando mangas con lanzas especiales. Fig. 185, Ab1·evaderos.-Se construyen en lugares co nvenientes, y consisten en un depósito, en el que -se recoge el agua para que beban los animales. Generalmente se los produce con el agua sobrante de alguna. fuente próx:ima. La taza ó depósito consta de un_ solo compartimiento, y debe disponerse de modo que los animales no puedan en~uciarlo. Cuando se dispone de poca agua para un abre vade ro, se construye inme-• ·diato á él un depósito para alma~enar agua durante la noche y aas horas. de poco consumo; entonces se coloca una llave ó grifo ·con fiotador, para que caiga del dep0sito al abrevadero un volumen de agua ¡gua! al consumido por el ganado.
-
287-
Lavader os.-Son depósitos que sirve n para e lila vado de la ropa; dos se dividen en varios comparti mientos, para los diversos lava Pue· que han de sufrir las ropas. Se alimenta n con aguas limpias . ante· den construir se al aire libreó bajo cubiertas especiale s; el pecho ha de estar inclinado hacia el interior, y hecho de piedras Usas para el frotado de las ropas. T ambién pueden sér intermi· te. tentes y" de chorro continuo . Deben poderse d esaguar fácilmen Urinario s. -Se alimenta n con un chorro en sába>Za ó c01·tina , consumie ndu. unos LQOO litros al día. ó 1 etretes púlil·t·c:as-~--Rie<!t_uiex.en.!a construc ción de un · Let¡·inas
depósito .
. Relojes hidráuli cos.-No se aplican aún en gran escala; ros de
nte balanza hidráulic a requiere n un suminist ro de agua intermite y automáti co. Los <le noria (tipo P erdoni) ocultan todo el m ecanis· mo en una caja de 1,20 met ~os de alto, y consume n unos 500 litros al dla.
ecas, 235. Abasteci miento de los edificios públicos .-Bibliot á¡·chivos, almacen es.-La distribuc ión de ag ua en estos edificios
bo· de·be consistif principa lmente e n una buena disposici ón de las cas de incendio , de modo que s e )laga lo más fácil y rápido posible debe e l servicio de extinción en caso de incendio . La distribuc ión des· extender se á las h a bitacio nes de los v igilantes y del personal de· tinado a l sen·iclo del edificio. Siempre es· oportuno colocar un ;
pósito·m uy elevado . Aduana s.-En las aduanas, especialm ente en los espacios de6· tinados al alqiaceu aje de mercanc ías' debe adoptars e el mismo s al criterio, salvo extender estos servicios á los luga r es dedicado · público y cuerpo de guardia. ilfatader os. -Es pifícil indicar criterio fijo; basta deci r que la las . distribuc ión ha: de ser tal, que suminist re agua abundan te en exdiversas dependen cias, depósito s elevados y nume rosos, sin y cluir las mangas .para el lavado de r eses muertas , paredes . ' suelos. Hoteles, cdfés, restau1· a,ts, cervece rías.- La distribuc ión ha nde hacerse de i:nodo que pneda utili zarse por-todo s los concurre uri· .tes, abundann es en los retretes, ile c'ordna continua en los de narlos. En los jardines y terrazas deben disponer se f·~entes de adorno boca:s de riego , asi como en los pa~aj es. Se cuidará poner una b~ena instalaci ón de bocas de incendio' . BolSas, i1t,stitutos de crédito, salas de co11t1·a tación.-E l serlos vicio de agua ha de ser para riegos, lavados é incendib s. En algugrandes edificios, algunas fuentes. Hay que advertir que en
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nos casos conviene una cortina de agua que facilite la ventilacióD> por medio de aparatos especiales. Establecimientos iltdustriales.-El servicio de agua s erá mayor ó menor, según la industria; siempre debe disponerse un depósito á a ltura conveni ente para el servicio de ipcendios. Fuentes para agua pota ble y lavado, bocas de riego . Teatros, exposiciones.-No bastan numerosas bocas de incendio y ,a mplios dep ósitos. Además es preciso un a am plia dis tribució n de agua en todas la s dependencias y con gra n facilidad en las tomas. Cuando sea posibl e, cunviene establecer un sistema eléctrico para las maniobras de las bocas de in cend io. En las Exposiciones, además de un buen se rvicio de incendi os p ara cada edificio, son necesari as g rand es fuentes ornamenta les, lumin osas, cascadas, arroyos , lago s, etc., etc. Palacios de Justicia.- En los Palacios de Justicia, distribución abundante, con bocas de in cendio y riego ~n las partes destinadas al público; distribución especial en el cuerpo de g uardia, en las salas de jurados, testigos, etc., etc. Baiios públicos y hospitales.-En estos edificios son necesarias tomas abundantes de agua, diversos depósitos elevados, ·abundan- 1 ·cia de agua en los retrete~, servicios especiales para las cocinas, etc. Depósitos elevados, eón cañerías descendentes al punto más bajo, pasa ndo por entre a lgunos refrigerantes y volviendo á los cuartos de.duchas para tener a lta presión y baja temperatura. En los cua r tos de duchas, a demás de los surtidores p ara las duchas ordinarias en lluvia, se disponen los ap a r atos para duchas locales. Tomas muy n umerosas, v entil a d9 r es hidráulicos, fi ltros. S i no se dispone de buen agua potable , son indispensables aparatos para esterilizar el agua. -Adem ás, se atenderán las exigencias especiales de la cirugí a, etc . , según las enfermedades curadas. Tanto en los baños como en los jardines y plazoletas de los hosp it a les, se pueden disponer distribuciones de ag ua ca liente .. Esct-•elas, colegios, conventos, «silos, hospicios .-En .A.lema ni a se ha a doptado en muchÓs lugares· el si stema de baños en las escuelas. asi un baño de aseo impuesto á Jos a lumnos suple l a falt a de polic!a de éstos. Adeinás de esto; l as distribuciones en las escuelas se limitan á las aguas potables para el aseo y-riegos. Limpieza continua en los r etretes, y lo mismo en todas las dependencias, sin omitir el ser vicio de incendios. Todo lo exp1lesto par·a las esc uelas es extensivo ·á los colegios, conventos , asilos, etc. , teniendo además en cuenta el servicio de los dormitorios, lavaderos , etc.
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Cuarteles y cdrceles .-En estos ed ificios h ay que tener en cuenta el servicio de ince ndios y el consumo ordina rio; los layados continuos de los r et retes y las tom as de agua deben esta r t·eg ula dos p¡u-a evitar el mal uso y los golpes de a riete en las cañer!as, de todos modos , el agua debe ser abundante. Cuadras públicas.-Son necesarios r.l lavado continuo de los >Uelos y de la s fosas; lo s comederos-de ben constar de dos partes: una para el pienso y otra para que sirva de ab r ~va dero. 236. Distribttción en los edificios p¡·ivados.- L a distribución en los edificios privados tiene exigencias especiales y se h ace con
F ig . 186. más economía de agua. El modo de proveer de agua, si existe contador, se hace pa rtiendo de éste el tubo de toma y es tablecer después las derivaciones á todas las llaves y g rifos; s i no hay conta· dor, sino grifos de aforo, se hac e verter la cañería en un depósito 19
-290elevado, desde el que se deriva a las cocinas, baños, retretes, etcétera, etc. En las casas de campo, a demás de las circunstancias indicadas , hay que tener pres entes las cuadras, donde es de gran .resultado enviar el agua á los comederos _abrevaderos . Los he niles y paj a res necesitan bocas de incendio l:1ien dispuestas. Cuando es posible y necesario se instalan cañer'ías para agua caliente y fría, sobre todo p a ra los baños. La figura 186 representa una disposición ele distribución general. 237. Mar cha y conservación de las cañerías. --Mientras fun· cionan las cañerías ocurren a v ece s accidentes que es necesario reparar: tales son las ·roturas, asientos, incrustaciones, congelaciones del agua, et c. En párrafOs, prec edentes, al tra tar de los contadores, interrupciones, fugas, etc., se ha indicado cómo se averiguan estos accidentes cuando ocurren. De la habilidad de un operario depende hacer la r eparación sin que se suspenda la marcha , ó interrumpiéndola durante muy poco tiempo . Las roturas se producen generalmente por las fuertes presiones ó golpes de ariete; muchas veces no hay otra manera de impedirlo que una construcción esmeradisima. Los asientos y movimientos son debidos a mo,·imientos del terreno ; para repara rlos hay que desmontar la cañería y
F ig . 187. arm·arla "de nuevo, ó elevarla y moverla entera. En el prime,r caso se desagua l a cañería , y con lumbre se fu nde el plomo de las juntas para separar los tubos . Si las juntas cstan h echas en frío, es · mas fác il la separaciÓ n. L as incrustaciones pueden ser calizas ó s ilíceas . Unas y otras se ras pan con cepillo s metalicos y aparatos esp eciales: La fi g u. ra 187 representa una r ae de r a pa1'a las curvas y codos. Se la mueve tirando de una cadena ó por medio del aire comprimido. En los trozos rectos se disponen dos ó tres en una cadena, y a vecé tie· nen forma estr ellada . En 1os s itio s donde por la calida d de las
- '291 agua s hay la segu rida d de que se prod uzca n incr usta cion es, convien e deja r las aber tura s nece saria s para intro duci r las raed eras, así com o los pozo s de acce so prec isps. Las caus as de las incrus tacio nes se pued en prev enir; las caliz as depe nden de la tellllpera tura y del cont acto del aire; se prev iene n evita ndo las tem .. pera tura s elev adas y las corr iente s á med io caño . Las silíc eas. ó tubé rcul os ferru gino sos 8e evita n pros crib iend o las agua s que· ccnt enga n s!líc e gela tino sa ó emp lean do tubo s esm altad os ó vidriad os inter iorm ente . Los tubo s de plom o se rom pen muc has vece s con las h elad as. Este inco nven itnte lo pres enta n tamb ién los de hier ro y cobr e· cuan do está n expu esto s al frío . El agua en mov imie nto no se hie-· ia, salv o á temp erat uras extr ema dam ente baja s; sólo lo hac e e~ agua tran quil a. El siste ma ó disp osic ión de Lan za con depó sitos á pres ión es cont rarío á la cong elac ión; son muy útile s los reve stimi ento s de lana , paja ó mad era, así com o ·el tene r el agua en. mov imie nto, abri endo parc ialm ente los ·grif os. Hay un apar ato de segu rida d cont ra el hielo , y cons iste tn u111 grifo que, á una temp erat ura dada , se abre y desa gua la caí'l ería.: Cuan do se ha hela do el a·g ua en los tubo s, se des hiela con una lámp ara de dard o ó con vapo r de agua calie nte intro duci do en eL t ubo por otro flexi ble de cauc ho. 238. Ref1•ige rant es-- Cua lqui era que sea el siste ma del r e-frige rant e, deb e basa rse en el conc epto de h acer atra vesa r la cañería por un amb ient e frigo dflc o, y en él conv iene desa rro llar todo Jo posi ble la cai'l ería, dism inuy endo á l a vez la velo cida d deli agua . El amb iente frigo rífi co pued e ser 11attwal ó a1·ti{icial. Será na:. tura l cuan do se apro vech en las baja s temp erat uras que h ay baj o ·el suelo, y ento nces el amb iente que se atra vies e pued e ser el suelo i:nismo, unac apa de· agua á baja emp erat ura, una gale ría ó un depó sito. Las gale rías larg as en gene ra l, y sobr e todo si está ná gran prof undi dad, func ion a n com o refri gera ntes . Será artif icial\ cuan do artif icial men te se prod uce un frío más ó men os inten so ,. ·baja ndo la temp eratu r'a· del aire ó del terre no, ó de cual quie r liquid o susc eptib le de usar se como med io de abso rber el calo r. La refri gera ción del agua pued e hace rse en gran de ó peqtieffa. ·esca la. En pequ eña escala se efec túa con apar atos adec uado s a l cons umo para una fanii !ia. Esto s apa-r atos p~eden func iona r á pres ión ó á nive l libre ; pero com o hay que pres erva rlos del calo r, se 'jispone il en lo posi ble' en subt errá neos , y es co¡1 veni ente cons et·va rlo s á pres ión. Son, pues ; depó sitos á pres ión de form a espé 'ciai
.
-39 2 ficie en conta cto con la mezc la fri · super a mnch can rpara que ófrez con una capa de agua á ba ja cto contª en ,gorí fica ó cuand o está rífi cas utiliz ables , las sifrigo las •temp eratu ra. Entr e las mezc .guie ntes so n las princ ipale s:
.ME ZCL AS Sale s y ag uas. ua . ·s p .·de ·nitro ,.5 p ..de sal amon íaco y 16 de .ag. .. . ua .. .. · a p. de nitra to a móni co y 1 de ag y 1 de agua . 1 p . de íd. íd., 1 de carbo nato sódic o a moní aco sal de 32 , sodio de ro cloru de . p -57 .... .. .. . . .. . , . . . .. agna de 1 y 10 de nitro Sales y ácido s. snlfú rlco ... 5 p. de sulfa to sód ico y 4 de ácido o .•..• . 5 p . de íd. íd . y 2 de ácido nítric o diluid ... . ..... . .. . . . . íd. . íd de 4 y íd. 9 p. de íd. Hielo y sales . ro sódic o . • :2 p. de hielo mach acado y 1 de cloru , ó de clo. .2 p . de íd. íd., 10 de cloru ro de sodio . . .. . . . . . . . . . . ,. nitro de 5 y ico amón ruro de íd. . . . 5 y . íd íd. de 1 íd. íd. de -5 p. de íd. íd., 2 to a mó. 12 p . de íd: íd., 5 de id. id . y 5 de nitra . : ·. . . nico .... .... .... .... .... . . ....
Desc enso de temp eratn ra.
22° cent.
15° 18° 19° 39°
20• 28° 2° 31°
las con hielo , pues si lo hay En reali dad es inúti l citar las mezc que pensa r en refri gera ntes ; hay no idad, local la en dante .abun natur al proce de casi siem p ero s e han indic ado porqu e el hielo oorg anism os patóg enos de micr ner conte en pued ;pre de agua s que todas clase s. pued en usars e la s máqu inas Para la refrig eraci ón domé stica ;peo¡uefias. truye n de modú qne se mue. Los refri geran tes pequ eños se cons o de apara tos de r eloje medi por e ment ática -van á mano ó autom an la m ezcla , y aun por form e ment ría, -que tamb iP.n autom ática a. De todos modo s, aun eligie nmedi o de la presi ón del agua mism cúbic o de agua cues ta siem pre do las s ales más barat as, un m etro ra de 2,00 + 5,00 peset as ó eratu temp la baje que por cada grado amor tizac ión del capit al y és inter el ta más si se tiene en cuen gasto s de explo tació n . los con ión .emp leado , que no guar da relac e pued hace rse, como ya se ha La refrig eraci ón en gran es cala al; pero cuand o el desnatur rífico ,frigo ente ambi un con <dicho,
-293 censo de temperatura que se quiere ob-tener es superior a l que se puede conseguir con los m edios naturales, hay que recurrir á la termodinámica. Para cr ear un ambi e nt e f.rigor ifi co muy extenso se usan máqui"· nas especia les de producción de ·frí o, que funcionan por la com~ presión ó dilataci1n de.! aire , · ó por la evapor ación de un gas liqu idado . E l coste de la refrigeración en gran esca la, compre ndiendo loso gastos de establecimiento y explotació n , puede a dmitirse es l,l'i· cé ntimos por cada metro cúbico de ag ua y grado ce ntígra do de· descenso de temperatura durante los cinco meses más cálidos-.. Supóngase una pobl ación que tiene el agua potable á 24' centígrados en los meses de estío, y que se qui ere baj ar la temperatura á 200 centíg ra dos durante los cinco meses m ás cálidos, es decir, de Mayo á Septiembre. El precio del ag ua aumentará en 0,30 p esetas por metro cúbico en dichos meses . S i se quiere repartir este gasto en los dem ás m eses en que no es necesaria la r efrigeración, el precio del agua au mentaría en 0.121 pesetas por metro cúbico. Conclusiones sob1·e l os 1:efrigerantes .-El .problema de los refrigera ntes para conducciones de agua ha s ido estudiado deteni· damente por Perdoni, qu e deduce los siguiente• r e s ultado~: 1 o Pueden t en erse refrigerantes privados ó domésticos, tantoá presión como á nlvellibre, sirviéndose para a mbiente fri~orífi co de un ambiente n atura l, co mo los pozos, cuevas y el subsuero en general, ó bien' vali éndose de ambientes fr igo rí ficos ar tificia les, creados co n mezc las frigoríficas ; en es tos casos, ó es poco efi· caz el r e frl~ e r anre, ó muy costosa la refrigeración. 2.0 Bastante más conveniente resulta la r e frigeración en g ran escala. Entonces los refrigerantes están const ituidos por grandes depósitos subterráneos, por los que pasa un serpentín metálico. E l agu a entra en el depósito , y por medio de tabiques divisorios se la obliga á estar en contacto con el serpentín varias veces, circulando unas de a bajo a rriba y otras en sentido contrario. E n el serpentín circula un líquido incongelable á t emperatur a muy baja; la temperatura se calcula en función de la capacidad del depósito. La refrigeración producida por este medio só lo durante los meses de calor es ec onómica .y puede constituir una especulación para las Sociedades ó Compaí'lía s e-.cplota doras de a bastecimientus de aguas.
-
294 -
§ 2. -Alcan*arilladt;~ (1).
239. Diversos sistemas de alcantarillado .-Lo s diversos sist emas de alcantarillad~ tienen t~dos por obj eto impedir las emanaciones nocivas ú otros medios de infección del agua y el aire; · los estudios más r ecientes prueban que el alcanta rill.a,do ejerce >Una ácc!ón notable en las enfermei:liúl es infecciosa~ y que se. pro· .duce la inf e~ción del aire por medio de la del suelo. , En el alcanta rillado pueden distinguirse tres grandes sistemas : i1..° Colectores fijos. 2.• Recipientes móviles. 3. 0 Sist~ma de cil;•ct;lación continua: Los do s primero s tienen poca re-lación con la s ley~s hidráulicas. Los colectores fijos son aplicables en poblacio.:nes p equeñas y en ce ntros puramente agrícolas. Co¡1s_iste n en po.:os ·d estinados á recibir las mate rias que circulan por las le trina s !f !a,s de los fregader-os y v e rtederos. Estas m a t erias se extr:l.en despué-> con aparatos pneumát icos, destinándolas á usos agricolas . Los •·ecipie•ttes móviles cons is ten en d epósitos _transporta •bles que, cuando se han llenado, s e sustituyen por otros vacio;. Hay muchísimas disposiciones para este objeto, bien por medio de ,galería~ subterráneas ó pozo s acces ibles que faciliten . lo posibl e ·e i.tra nspo.rte de lo s r e cipi e n te~. El sistema de circulación r equiere una ~analización propia , ·com o en las conducciones de aguas; por esa canali~ación se evac uan las m aterias que, .S\ por s u densid a d tiend en á depositarse ·en algunos pun tos, ,se auxilia la evacuación. ~on corriente~ de agua continuas ó intermitentes. Este último sistemá es el que hidráuli·Ca ment ~ .presenta mayor interés . · 240. Clasifi cación de las mate•·ias q.ee se evacua>t, .cantidad ·y vo:umen.
i1!TatlM'ias s6Ndas. l. • Deyecciones humanas. 2. 0 [dem de a nima les domésticos. 3. 0 Residuos, basuras y sG>brantes. de las casas. 4. ° Cenizas. -5. 0 Basuras ); ba~reduras de · Ias ·cal!e~ . 6." R esiduos sólidos de la industri a y establecirrliento s pú>b licos. fl)
Para más detalles, v.<ase Spattaro, Ma1tual de sanea-
:miento de poblaciones.
2957. 0
s.•
Restos de animales. Nieve.
Materias líquidas . 1. 0 Orines humanos y d e los animales domésticos. 2.• Aguas del aseo personal y de las casas, lavados . 3. 0 Aguas sobrantes de Jos mataderos, mercados y estableci· mientas industriales . 4. 0 • Aguas mctPóricas. La cantidad de estas materias xaría mucho de una población á \ otra. (Véase Spattaro, obra c.)
Sistema ci,·culante.-Puede s er: Mixto (tout-a l'ér!;out). Separador 6 d e liquidas separados. La preferencia d e cada uno depe nde de las condiciones locales y puede ser muy disc utido. Hoy va extendiéndose mucho el ~iste ma de liquidas separados como mejor, aun er.onómica.mente, por las razones siguientes: 1.a Más facilidad para sepa1'ar y depu¡·ar ias aguas neg ras. 2.n Limitaci ón en las exigencias higiénica·s de aislamiento y pe rmeabilidad en la canalización para aguas negras, y me nos cui- , dado en la r.ed para aguas limpias. 3.a Posibilidad d e aprovechar mu chas veces la red d e a lcanta· rillado existente, construye':'do nueva so lo la red para aguas neg ras. El sistema mixto pued e convenir cuando en la població n no rxiste alcantarlllado: ó si tiene una importancia tal qu e no importe el coste enorme de la construcción. Debe desecharse la idea d e aprovechar la red de aicantarillado para establecer las redes de alumbrado, aguas potables, e tc. Además de las razones higiénicas que se ~ponen i e llo, se r equi e ren secciones mucho mayo r es de las necesa rias, ya d e por sí grandes en el sistema mixto. 241.
A).-Sistema circulante mixto (tont-a J' égo ut). 242.
Gasto y cantidad de materias líquidas que hay que eva-
cuar.
Aguas neg•·as.-Fórmula de Bentiveg na: 3 4
(651 ·.
.Q.
V+
1,15
a 3600
P ·
S
/
t
-
~96 -
)
V= volumen (e n metros cú bicos) de agua gastada en la poblac ión por día y habitante. 1,1 5 =cantid a d total (en litros) de las dey ecciones sólidas y ·líc¡ u!d a s y otra s mate ri a s, por dí a y h a bitante. P= pob laci ón de la zona. S= superficie de la zona. 3 1 El coe fi -:iente - se debe á próximament e - del agua emplea-
4
4
da qu e no ll eg a á la alcantarilla, gastándose en bebida ó perdiéndola por filtra ci ón, evaporación, etc. a = número de horas en que hay el máximo gasto en la alcant:l rilla , nunca Sltperior á 12. E s te coefi ciente tiene en cuenta la Irreg ularidad de l consumo de a g ua y el retardo producido en la ma r cha por la canalización. Aguas meteóricas. -El g asto correspondiente Q 2 se calcula en función de las lluvias más abund a ntes. L a altura de lluvia seconoce por observaciones pluviométrica s; las pérdidas por evaporación y filtración varían s egún la amplitud de la cuenca, inclina" ción del s ue1o, permeabilidad del t erreno, estación, clima, etcé- .--
1
tera (v éase núm. 23). En general s e supone varia de 2
1
·+
-
de- · 3'
la altura total caída. El g asto total en las al cantarillas ca lculado para el sistema n1ixt o, s erá:
Aun en el cas o del sis tema mixto, conviene t ener una circulación continua y abundante; y como no puede contarse continuamente con la s aguas de lluvia, que son muy variables, hay que r ecurrir á la del abastecimiento si es en cantidad bastante ó á otra s fuentes, como se v er á al tratar del sistema separado. 243, T1:as ado.-Para el trazado de la red de alcantarillas en el sistema mixto, pueden aplicars e las mismas consideraciones que sirven para el trazado de la red de aguas limpias en el sistema por separado. 244.
Sección de las alcanta1•illas en el sistema mixto.-La
forma ti pica y m ejor es la oyoidal de fondo clrcu!ar, cubierta con bóveda también circular. Las dimensiones relativas de las diversas partes (que son arcos de ·círculo tangentes) pueden deducirse por diversas leyes. Las formas más usadas son las de las figuras J.BS y 189.
l
-
297
Se supone que en la sección (fig. 188) ll ega el agua hasta la imposta de la bóve da de r ad io S . La supe rficie m oj ada , e l radi o m edio y el gasto se expresan por las fórmulas
w = 3,023 R
2;
R,
= 0,63 R;
Si Ía s ección está co mpletam ente llena, s e tjene:
Cua_ndo la sección se llena sólo hasta e l nivel de gast o máximo ó de velocidad m á xima, se tiene n fórmulas intermed ias.
e
Fig. 189 . Conocido el perfil del interior de la sección, puede hacerse d e
-298-
'hormigón de cemento, con espesor
~
1
= -- de .la
mayor, c:\imen-
10
sión del molde. Si se emplean tipos de fábrica, los más senc illos son análogos al representado en la figura 190. La profundidad del terreno no debe ser menor de un m etro.
Fig. 190. 245 . Cdlculo.-En el cálcu lo de una alcantarilla de sistema mixto puede s eguirse el sistema siguiente: Calcular el diámetro del cauce ó parte inferior en función de la pend1ente y demás elementos de la red, como si se tratase de una red para evacuación de agu a s negras en el sistema de líquidos 'Separados y s egún las reglas que s e da rán más adelante, de modo que la nueva sección sea capaz del gasto integral del tout-ti l'égot~t cuando el agua a lcance en ella el nivel del gasto máximo, -es decir, el nivel de los aliviaderos de superficie.
B).-Sistema ci1•culante de líquidos sepa1·ados. 246. Evacuación de las aguas neg1·as.-La cantidad de agua necesaria para la circulación continua en las a lcantarillas negras y el trazado más conveniente del sistema de alcantarillas están !.igados íntimamente entre sí y con las pendientes que pueden adoptarse, dada la naturaleza del terreno y la velocidad límite a dmitida para la evacuación rápida y 's egura de las materias. No pueden darse normas generales. Velocidad.-La potencia dinámica de transporte de las materias que se evacuan depende del producto de la masa de agua (que se mueve)'por la velocidad; en las canalizaciones grandes basta una
1· -299 -
velocidad mínima de 0,50 m.; en las pequei'las se requiere una velocidad m!nima de 1,00. En general se consideran convenientes las las velocidades siguientes para la evacuación completa en tubos de celll:ento ó gres: Gasto 0,040 +- 0,100 m3 • • v = 1,000 +- 0,80 m. por 1" 0,100 +- 0,150 - .• t' = 0,80 +- 0,70 0,150 +- 0,200, - .. V= 0,70 +- 0,60 0,200 en adelante. . v = 0,50 por lo menos. Pendiente.-Las pendientes están sujetas á las exigencias· de l terreno. El origen del alcantarillado no puede es tar á menos de 0,50. bajo el terreno, para recibir las atarjeas privadas. El extremo no debe exceder mucho de 4.00, porque pasando de esto la excavación ofrece dificultades. L as pendientes aumentan desde 0,0005 en los canales colectores IJláS grandes h asta 0,01, por lo menos, en las atarjeas. Conviene segu ir las lineas de nivel con las arterias de más importancia, y normales á ésta, las a lcantarillas -secundarias y de importancia menor. 247. Trazado. Primer .sistema .-El tipo idea l de trazado para la eliminación
de las aguas sucias de un centro POln:loso, con relación a l abasteCimiento de aguas potables, está indicado en la figura esquemática siguiente (fig. 191): A =punto de derivación del ag ua potable , B = a paratos de depÜración (eventuales), ' e F ·= población que se abastece y sanea, e d ·= red de distribución de agua potable, e = r_e d de evac uación de aguas sucias, G =depósito de decantación (eventual), H= punto de restitución de las ag uas depuradas.
r
Este tipo id'!al es muy dificil de realizar: 1 1 ~ • Porque la can~idad de agua potable es casi siempre insufi- .
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300 -
c iente para el lavado· d e las alcan tarillas, · por necesita r esto u n. gran volum en d e agua y no r equerir en cambio las eondiciones de pu r eza ind ispensables en 'las ag uas potables. 2.• Por que el ag ua para la limp ieza del a lcan ta rilla do no necesita una cota de origen t a n elevada como pa ra las potables que h a de elevar se á las casas. Por est o co'u vie'ne casi s ie m pr e recurrir á una p rovisión d e ag ua, separada, que pu eda d e rivarse de una co rrie n te c ua lquiera. ó ~e l s ubsuelo por m edio de pozos y gale ría s. En el trazad o d escr ip to a ntes (cua ndo es posi ble) , las ca n:ilizaciones te r ciarias recibe n las ag ua s proceden tes de usos domésticos, y si éstos no basta n pa r a la evac uación , se lleva a l-ori gen d e· ellos agua de otra procedenci a conducida á la pobla.c ión, y que di st r ibu ida con r edes especiales, va a cumulándo se en las a lcanta rillas secund a rias y fi na lme nte en los colec tor es, a u me n tando progresivam e nte el gasto y r ed uciendo la pendie nt e. Pa ra este sis tema se req uiere t a mbié n: 1. o U n mana nti al ú origen de agua , de co ta bastan te ele vada , par a pod e rlo cond ucir a l ori gen d e la cana lización te r ciaria . L a . can tidad necesari a se calc ula e n una medi a de 150 lit ros por cabeza y d i a , co mpre ndie ndo' e n ella el so bra nte de las ag uas pota bles. 3 de q ue está abasteci da la población, y que pu e d ~ ca lcula rse en - 4
.
ele la dotación. 2. 0 Una pe ndi ente natura l del te rreno bastan te acen t ua da , pÚes. las canalizacio nes secundari as y t er ciar ias tie nen un gas to muy · pequei'lo . 3. o U na r ed de distri b ución separ ada pa r a las aguas limpias ..
Fig, 1'-'2.
Segt.m do sistema.-C onsiste en llevar á la población una can ti-· d ad d e agua m ás a bunda nte y á una cota más baja, derivándol a.
301 ~n . un sistema de colectores que se reunen e n el otr o extr emo de la
población (fig. 192). Los colectores pu eden estar independientes 6 enlazados entr e si ·COn ·tubos transve¡:~ales'. E ste sis te ma de aguas reunidas se usa cuando se dispone de un desnivel total muy pequei'lo y de un manantial a bundant e . En los dos tipos de trazado c!lados conviene, si la poblaci ón es montañosa, sepa rar las aguas altas de las bajas y evacuarlas independientemente al recipiente. Cuando la población es. muy llan a , puede convenir el sistema ~-adlal (fig. 193¡. Los colectores es tán a limentados del centro y se reunen en el perímetro para de saguar juntos en el r ecipiente .
Fig·. 193. ~48.
Materiales y forma de la canalis ac_ión de agttas neg1·a s.
Se emplean generalmente tubos circula r es de barro cocido, vidriados 6 de gres, de 0,40 ..;- 0,50 metros de diámetro; después tu· bos circulares de cemento, h ast a 1,00 metro s de diámetro, y para dimensiones mayores, canales de· cemento, 6 cemento armado, ó fábrica, reves tidos interiormente de ce mento. La ~ec ción es ovoidal.
-302249. Cdlculo de la •·ed negra.-Fijo el trazado y suponiendo se empleen tubos circulares, se efectúa el cálculo, siguiendo los criterios siguientes: 1.• En cadá trozo ha de satiSfacerse la ecuación del movimien · to uniforme: ~/
Q = X y Rm
i
87 para X = - - - 1+_
__,T'----
\1 Rm segú n· la fórmula nueva de Bazin. 0 2. . Cuando se disponga de agua abundante y desnivel suficiente, conviene rea lizar la ecuación de máxima economía en los nudos }; l d =mínimo.
Esto da lugar á una condición análoga á la de las conducciones forzadas:
El índice r se refiere á los tubos afluentes, y el s, á los derivados. Esta condición conduce evidentemente á agotar la carga máxima en los tubos de gasto mayor y reducirla en los de menor gasto, en los cuales, como consecuencia, la velocidad es pequeña. 3.• A las condiciones expuestas se opone en la práctica lo siguie nte: La fuerza viva de transporte dada por el producto "Q U de líe ser un m áximo, ó, por lo menos, no menor de un cierto límite, de modo que sea U=f (QJ , es decir, la velocidad función del gasto. Esta condic ión, de que depende la buena marcha de la conducción, debe preferirse á la de máxima economía, sobre todo tratándose de canalizaciones por l as que circulan líquidos turbios ó densos, con diferencia de lo que ocurre en las cañerlas de agua po t able. 4.• Se ad opta la sección 'de má:dmo gasto ó de máxima veloci · dad , según que el elemento más deficiente sea la cantidad de agua ·disponible para la limpieza ó la pérdida total de ca"rga disponible . (Véanse números 101 y 102.) P ara las secciones circulares de máximo gasto, se tiene: Angulo en el centro •..••.• :. . <p =52" Sección mojada.......... .... . uJ = 0,7705 D>. Radio medio de la sección .... Rm = 0,2866 D.
303-
Para las secciones circulares de velocidad máxima: Angulo en el centro ..·. .. . .. .. cp = 102",30' Sección mojada .• .. .. . ... . •.. . w = 0,6lS47 Ir-. Radio medio de la sec<;ión. .. . Rm = 0,3047 D. · Con estos criterios se calcula la r ed por tanteos y de diversos m odos, según el tipo de' trazado elegido y r ecorda ndo que las cantidade s arbitrarias del problema son los diámetros de los tubos, - las pendientes de los diversos trozos, sujetos emp ero á las exigen cias de la pendient_e del terreno y h asta un cier to limite (que depende de l trazado) del gasto de los divt!rsos tro zos, los cuales están sometidos á la única condición de que en cada nudo la sum a de los gastos afluentes sea igual á l a de los de rivados. 250. Evacuació n de las agua~ Hmpi as.-Gener almente los canales para es ta s aguas son de fábric a ó cemento, de sección ovoiclal ó rectangula r, COI! el fondo ó so lera en bóveda invertida. , Su t razado depende en la mayor pa rte d e la topogra fía del t erreno. E n casi todas las poblaciorres existe ·una red de a lcantarillado. más ó menos r acional que, modificad a convenient e_m ente, pt~e d e servir para evac ua r las aguas claras que no r equier en condiciones especiales muy rig urosas de a islamien to d ~ l ex terior y ·evacua ción rápida. L a velocidad debe ser la mayor posible y siguiendo el mismo crite rio ind.icaclo r especto á los gas tos y tal que n o permita sedimentto s, varia de 0,60 +1,00 metros ó m ás. 251. Emplazam iento de las alcantarill as. -Las a lcantarillas , por convenienc ias de gasto y ele servicio, se disponen á lo la r go de las ca ll es; en las calles estrech as ó de ancho medio se sitúan en el ccn tró. E n las de 15-:-- 30 metros de ancho, especialme nte par a las aguas limpi as, se coloca una sola a lcantari lla á un lado de,Ia calle , y pot· · medio de tubos trausver sales r ecibe la s aguas.del otro lado. Para las de aguas negras . se ponen dos, una á cada lado de la calle, con objeto de hacer más cortas é inclinadas las atarjeas de · las casas. En el' cálculo se considera una sola; la otra puede ser menor y tubular, uni éndola á la primera que actúa como colector. Cuando sea posible conviene evitar este desdoble de l a canaliza ción. Si la población-t iene pendientes muy fuert es en algunas ca·lles•ó en algunos trozos de ellas, pueden dejarse correr las aguas llmpias al descubierto por las cunetas de las calles. 252. Cierres hermético s.-Para impedir que los gases mefíti· co de las alcantarilla s salgan a!.exterio_r , se han -idead\' varios sis·
-304tem a d e cierres herméticos, que puede n t las ifica r' e en varias categorí as: 1.'', s istemas d e válvu la¡ 2.", d e cier r e hidrá uli co . . Los cie•·res de vdlvu la ne ~es itan un hom bre para abrirlos ó cerrarlos, y consisten gene r a lmen te e n un ta pón cónico ó una vál· vula de ch a rnela. En los hidrdulicos se da e l -tubo la forma de un sifón (fig. 195), en q ue se d etien e e l ag ua é impide la sa lida de los ~ases. H ay también un s is te ma mixto , hidrá ulico y de válvula, .que funciona a utom á ticamente. Se reduce (fig. 1 9~ ) á una válvu. la e sfé ri ca flot a nte qu e , t e ndiendo a el evarse e n el liquido, cierra el tubo de entrada. L o; cierres hidrá uli cos se basap e n e l funcionamiento de los sifones y debe n satisfacer á d us condicion es e senciales: 1.a Que la ca pa d e ag ua se a tal qu e result e sie mpr.e efic az el cierre. 2.a Que e l apa r a t o d é salida fá. c il, no sólo á los liquidas. si no á las rartic ulas sólida s que lleve en susp en sión . lll ye r fijó las condiciones siguientes pat·a qu e un s ifón funcione_bien : 1." No d ~ b e t en er ángulos inte· ri or es , para evitar se depositen en c ll ds fas inmundiCias. 2." Es necesa ri o que los tubos sean_ ci lindricos y di spu estos de modo que la capa de ag u a forme un tapó n de 37 á 50 centímetros de altura. s.a El cuerpo de l sifón debe ser Fig. 194. más pe queño que el orificio de entrada. 4.a El orificio d el sifón ha d e disponerse d e modo que la3 des-c argas caigan sobre e l taPó•: de agua con ca rga , para que pue-dan evacuarse todas las mat e rias qu e entran en e l sifón y s e r enueve por completo el contenido d e éste. 5." L as bocas d e todos los sifones fijo s á los extremos de las caflerlas de las casas deben esta r a l aire libre, para que l os gases mefíticos pu edan d espren derse libr e m ente. Deben evitarse e r¡ a bsolttto lo s cierres hidráulicos en que los ~ ifone s no sean vertic ales . Sumíderos .-Sir ven para r ecibir las aguas pluviales de la calle
195. 253 . Posos de ,-egistro y li111piesa.-Se colocan, si es posibie, en todo s los nudos de·Ja r ed, en todos los ca m bios de sección y de direcci ón y cada 50--;- 70 metros en los trozos r ec tos muy largos. Pueden situarse en e l eje de la calleÓ baj o las at e ra s; loS pri_ meros son verdadero::; po2os, cómodo s pa r a e l acces o de los operarios que de ban efec tuar la limpi eza ¡ figs. _198 y _199); lqs seg·und os pu eden r educirse á sencillas chimeneas vÚ ticales cerradas con pla nc ha s de meta.! ó losas de piedra . .2Íí4. Ejecucióu d e los trabajos.-En las obras de a lcant a -
Fig-. 196.
rillad o, a demás de las r eg las prá ct icas comunes á esta clase de
Fig. 197.
trab a jos, h ay qu e tener en cuenta mu y es pec ial: 1. 0 Que el lec ho de asii>nto de los t uhos esté bien re'g ulari«ad
-306
~
para ofr ecer una r esistencia uniforme. Se usa para ello arcmá· plástica bien apisonada y mejor hormigón de cemento. . 2. 0 L a tierra sobre la condu~ción tendrá .un espesor mínimo j de 1 m ., y si la oalle está sometida á un tráfico pesado, esa capa se.. apisona bien para qu e forl)le una especie de muelle que amortigUe los choqu es a ccidentales que pudie r an romper la ca i'leri a. 3. ~ ~a im~e rme abilidad en las cond}1cciones de.fábric a se·g,ar anttza mtenorment e con un enlucido de cemento bi en alisado, por lo menoS en la parte moj ada, y exteriormente con un a capa de h ormigón de cement o .
F ig. 198.
Fig. 199.
Si la can a lización es á g ra n profundidad en terrenos húmedos y floj os hay que protegerla con una capa de hormig ón de un espe~or mínimo de 0,10 m. L os tubos de cemento ó de cemento armado han de estar cuida dosamente !llisados en el interior; las juntas serán herméticas , con m a te riales impermeables·-resistentes .al hielo y á las acciones mecánicas y •qulmicas de la corriente, a s!· como á las ·va riacio · .nes higroscópicas del ambiente; debe,' pues, rech ~zarse la a rcÜla , y en cambio usar el cemento puro, . el fraguad o l ento, la es topa alquitra nada, el betún de.fontanl!ro, etc ..La unión de las tubos s e hace también con piezas especiales que se venden fa.b rjca das.\ 4.0 La mano de obra ha de ser muy esmera da, de biendo operar á las profundidades. establecidas que dependen de la naturaleza del subsuelo y del trazado, que no siempre sigue el perfil ·de l a calle: T a mbién hay que proceder con mucho cuidado p á ra no interrumpir el tránsito por las ca iJles ni compromete r la ,esta bilidad de los edificios inmediatos. · 255. Ventilación de las alcanta1·illas. -Se h a n e"legido varios medios para ventilación de las alcantarillas, sirviéndose de tubos descendentes del techo, abriendo ventiladores á las calles, etcé. ' tera; pero todos presentan obstáculos é inconvenientes. Es un pro~
.
-
30'7-
blema de g ran importa ncia, pa r a evitar que los g ases c' eletéreos impurifiquen la atmósfera. Toda a lca ntarilla debe tener dos tubos: uno de admisión del aire exterior y otro de ex tracción que sobresalga por encima de las cubiertas (fig. 200) ó.vaya p or una chimenea, en la que el tiro pue· da au xilia r se con un mechero de ga s ú otr o foco de calor. 1
•
F ig . :lOO. 256. 1,.-impieza mecánisa de las alc-antaril/as.-La limpieza del alcantarillado se e fectúa por medios mecánic os·. ó. por el tra· bajo de hombres cuando las a lcanta rillas son practica bles. L os sistemas que m ás a plicación· ofr ecen son los h idráulico s, que con· servan const antemen te en las alc antarillas una cantidad conside rable de agua q ue , a l correr continu amente, lava .y arrastra todo, ~ ó en verter de v ez en cua ndo ca ntidades grandes de ag ua. Si se dispone de agua p e rman~rite , la const rucción del alcantari· Hado se r~d uce á una-co nduéc!ón de f'ábrica, hecha con a rreglo á todas las conduccior.es de· nivel·libre. · Para v erter el agua á intervalo.s se usan medios ·m ecánicos mo· vidos á brazo para abrir. grandes·. depósitos, y_ en este caso se em¡¡le·an sistemas de compuert a? .co mo los que se describen para los •• canales y tubo·s.
-
308 -
C).-Siste ma de lavados p arciales . 257. Pa1·tidor es. Pa1·tidores en el origen de la red. -Si la red es tá dividida en
dos 6 más pa rtes completamente independientes, puede envi a rse toda el agua a lternativamente á una ú otra de ellas . El partidor de origen puede dividir en panes ig ua les ó en diversas pro poreio. nes toda el agua disponible y funci onar a ut omá ticam ente ó' ii. br a · zo. L as fi g uras 201 y 202 r e presentan el pa rtidor pr oye ctad~
Fig. 201.
Fig. 202. por Torricelli p a ra Ca rpi. El lavado de cada · part e de la red ~e efectúa en 3 -;- 5 horas . Partidores. en el iJ<terior de la 1·ed .-El mi s mo co ncepto y una disposición análoga puede aplicar se. á cua lquier nuda de la red¡ : permitiendo por medio , manio bras oport un as de a pertura y
309
de vá lvulas a utomáticas ó á mano q ue e l agua corra por una ú ot r a de las deriv ac ione s .
cien·~
.J
258 . Limpias periódicas. Limpias pe¡•iódicas con compu.erta s. - Se emplean co mpuerta s móviles que, interrumpiendo el paso de \a corriente, permiten de s~ cargar el 1 í quid o a lmacenado aguas a rriba y obtener una limpia suficiente (fig. 203). Limpias p en'ód ica s con depósitos.- El mism_o Cfec to se obti_e ne con los depósitos de carga automMica que r eciben un cierto gasto y lo de scar gan a utomática mente á inte rvalos _v en can ti· dad basta nte para l a limpi a . Un ti po muy- se ncillo es el sifón la vador (fig.. 20 ~) ; cqns ta de un depós ito de un me tro cúb ico de ca pa-e i d-a·d a proxi-madamente, en cuyo centro hay un tubo vertica l de fundición, abierto por los do s Fig. 203 . extremo's, y el inferior sume·rgido en otr o de p6sito d!!_ag ua ; el tubo va cubierto por. un a . campa na, tain bi én ' de fundición, que defa en>r a r el·agua po r agujeros ó por un a zoua libré en la parte inferior. Al sÚbir el agua entre la campana y el tubo, ceba el sifó n y v a cí a rápidamente el dep ó~ito; el gasto' por 1" nP.cesar io es 2 1 d e - - + - - de litro.
10 10 Para el cálculo de l a sección del tubo se consid e ra la boca infe·. rior como orific io de fonJo remansado á nivel variable; después se ~omprueba si con 1a sección hallada puede evacuarse el gas to máximo; es deci r, el q ue hay al principio de la salida, s uponiendo que el movimiento se veri'lica en conducció n forzada, bajo una pt'esión igual a l desnivel má ximo en tre e~ nivel de ag ua del depósito y del vas~ y para una longitud ig ua l á la traye ctoria r ecorrida p'o r ' e¡ fi lete m edio del ag ua dura nte s u paso desde la sección ' más baj~ de \a campana á la bvca de desaglie del tubo y teniendo en cuenta todos los ca~bios de sección y de dirección qu e hay en tal r e co rrjdo. 259 . Limpieza continua en los colectores y depósitos automá-ticos en el ' origen ,d e lqs alca11tarillas te•·cia~·ias.-C~ando · se
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31U ·-:-.
"dispone dé un m a nantia l insuficiente p3 ra la limpieza de toda la red y el trazado de ésta tiene gJ·ándes · tolectores, puede convenir limitar el servicio á los colectores principales y á a lgunas derivaciones de enlace , y para las limpias de' orden inferior se'rvirse del a'étteducto,, si existe, ó bien pro'c urarse de otro mana niia l cualq Úiera un gasto pequello de cota suficientemente cleva dá (aun elevándola mecá~icamc nte) y distribuyéndol a en ·los ex tremos de la red t ertiari a para ob tener la s !impías ·intermit entes. Es fe s istema tiene g rand es ventajas económicas. .. · En el extremo de todos los cai:ú\lés terciados · que tienen pendiente m.e nor del10 por 100, se cOloca un de p ó~lto de fá brica ; de descitr ga a utomátic a (a nálogo a l de la figm·a 204). La descarg_a
1.
Fig . ·204.
' s e :efectúa cada 2 ó 3 hor a•, y así se co_p.serva -limpi a la red hasta 1os colectores, donde el lavado es continuo . Pueden mili zar se-como depósito $ a lgunos pozos negros si la planimetría del terrenó lo permite, para que con e l menor número posible de depósitos puéda hac er se el servicio complP.to. L a figura 205 indica en es·qu-e ma una disposición. El gasto necesario para los depós itos variá con s us dimensiones y con el inte rvalo que ha de mediar entre las descargas sucesivas. Para 1 m" :le capacida d la desca rg a se v erificá cada 2 ó 3 horas, siendo el gasto de admisión de agua de 0,1 + 0,2 -· Jitro(por 1". Tuberias de 1·etretes con depósitos.- La práctic¡t demue stra que si la pendiente es maror de l 10 por 100, las materias focales ,al
_; 3lt --
caer con gran cantidad de agua se s ubdividen rápÚÍam~nte y for· man un líquido denso, que corre fácilmente por la alcantarilla hasta el colector, sin necesidad de lavados aux ilia r es. Prácticamente se da á estos tttbos un diá metro de 0,16--;-- 0,20 metros . . . Tnberias de los dep6sito_s á los colector.es.-Reciben con intermitencias las descargas deJos depósitos de orige¡l y de "tos r etreC./1.1/m _
l
-¡
F ig. 205. tes ex is tentes en el rec\HTido. E l gasto para estos tubos es uno de los más complejos del movimiento variado. E n g~ ner a l para pen· d~cnt c s de U,(J~l-7- _0,0 H se toma un ,diám,et ro de 0,20--;-- 0,25 metros.
Dl Destino de las aguas del alca11tarillado. 260. Desagüe en tos ríos y éanate's. -Prácticamente y porra, zones de higie ne se establece que: _ a l El punto d~ desagüe de@e eíeb r s e en sit uació n aislada v le· jano de tod o luga't' habitad_;¡, por lo menos en un radio de 100 me. tr os. b) E l gasto del ca ':lee re ce ptor debe ser lo menos 15 vece~ el del col ector que~ vierte . en él. Suponiendo que las ag uas s e hallen en l
la proporcion de - - , por lo ·meno'> r especto á las agua s dellava100 1
do-, r esul ta en el r ecipiente una dilución de - - . 1500 e) La v elocidad ha de ser may or en el r ecipiente que e n e l colector. d ) E n estas co ndiciones se supone que á -cierta distancia del desaglie hay una depuración espont á nea en la5 agaas del r ecipiente, q ue no se resiente- sensiblemente por los efect~s de la admis ión.
t' - 312 -
La cota del des ag-üe debe esta r s0b r e el nivel de las má ximas a \' eni das d ~ l r ec ipi ent e. pa r a q ul' no se proJ uzca n r emans os en el colec tor . e) '
261. D¡ sagiif! insufic ient e qn p ar! es .-Si po r la a ltimetría de la po bl:~c i ó n , un a pa rte d e ésta no p uede desag ua r· sobr e el nivel d e las máx im as a v enid as, hay q ue sepa ra r en el trazado l3s agua s ' altas de las bajas. Pa ra las altas se verifica el desagii e na tural. Par11 las baj as, s i la cot a de d esag l\~ pu ede co nserva r se so bre la cota de las ag ua s media s ú ordin á ri as d c't r ecipi ente, ba sta provee r la boca del desaglie de un a vá lv ul a a ut omá ti ca ,, qu e dura nte las c recid a' impida 1-t salida de las aguas de l co lector. Si la co 1a de desagli e es in fer ior á las de las a g uas medias ó bajas del río . se r ec urre a l dc sag ii e mecá nic o. Pa r a ell9, todas las m a teri as y ag uas de la pa rt e ba ja se C!)ndu ce n á desag ua r na turalmente h.t s ta un a estación de elevación mecá nica, á la cota necesaria.
.,
.
26?. Des agii.e en el111ar.-Parn q ue la desca,·ga resul te ú til y nada antili ig iéni ca·seleli g e ·eJ~d e sagüe dond e h ay.a_ag ua p rofund a , playa Jibre , 1nar a bi e rt o y ex istan co rri ent e~ ·á l'\J. ~ rg-o ~' E l desag·ii e puede se r libre ó sume r g ido, y en ·a mbos -casos defendid o por a rmadura. Pu ede e s tab l ~ c c r s e la defen¡;a como indica
1<i¡;.
~06 .
l a fig ur a 20¡í, en la que ;;¡pa rec e un v entiládor para los gases que se d esp r en de n e n la a lcantarill a. 263 :- Dep uración de las aguas del alcan t ar illado .. a)
D epm-ación natural.
l. 0 Por transporte' en la co rriente de ri os ó can ales. A cierta dl s.ta ncia de la desemboca dura se pr od uce una depura
.
313-
por el transporte ~ e las ma t erias orgá nicas con; ción l a corri ente del río ó canal receptor. 2.° Ca in pos de depuración . E mpleo agrícol a para riegos. Consiste en exte nd er las ma•.e rias sobre el terreno. Este actúa,. como fi ltro y r eti ene las ·materia s orgánicas que se tra nsforman· y co nvie rten en partes integrant es de l mismo, mient'r as r es titu.yen el agua tota lm ente depurada , q ue se r ecoge con un sistema . de drenage .. Los campos de depu r ación, bien esta blecidos y org ani zados,_ pueden dar exce lentes re s ulta dos financieros. - ' La· ~>lntidad de ag ua que hay q ue depurar por Ha se r eg ula po r el exa men de l drenage. Gene ra lmente se supone bie.n abonado . un Len·eno que r ecihc 1.000 m 3 por Ha de aguas de a lcantarill ado, es decir . un os 510 gra mos ele nltrógei)O al año . Todos los te_r r enos obtienen ve ntafas con los riegos, per o los mejores son l os arcillosos. E l ~ransp o rt c a l c~ mpo de riegos puede h acer se en car,a l cubier-to ó descubi erto·ó en co nducción fo rzada, á desagiie ·n atural ó con elevación m ecá nic a. L a r ed de distribución se compone de una canalizaci-ón principa l y 1 e otras secundarias; un a y otras pueden. · se r de fundici ón ó. de J1ormigón dev ce mento. A demás de supérfi cia les (V. núms. 314 y 3 17) pued en ser los ri egos subterráneos , pero higiénic a mente es mejÓr la irrigación su~ . perficíal. b) Depuración a••ttjicial. 1.0 Método mecduico. - Se obtiene la depuración por deca ntaciones sucesiva s en grand es depósHos c:óntiguos á diver sas a ltu-. ras, interce ptados ·por s ubsta nc ias depurativas. z.o J¡,fétodo químico.-Con sis te en precipitar con r eactivos q uímicos ia mayor ca ntidad posibl e de las substancias organicas y · mineral es conten idas ert el -agua del a lcantarillado. e~ p o nt á n ea
E) ._::- Ot•·os
sist~mas
de
alca,;tarillad~(
264. Sistem } pneumático. - S e basa en la s ustitución de la ac-ción motriz de la gravedad en los cana les r eg ulares con p endien __ tes por la fu e rza m ecani ca de-la pres ión del a ire obtenido aspiran, do ó comprimiendo las ag uas su~ias en conductos herméticamen-te cerra dos . Hay dos medios t écni cos: ó aplicar el vacío á la descarga de las cañerías , ó h acer' actuar 'en las derivaciones una co• lumna de a ire comprimido. Al prime.r sistema correspo nden los fr a nceses de Dumont y Be.r-lier y el holandés de Liernur; al segundo, el modelo 'ing lés d~
-314-
S houe. Mejo r es el sis tem a Liernur, porque los líquidos se recogen de dos canalizaciones: una pa·ra las aguas pr ivadas, pluviales y de las calles, y la otra h echa exclusivamente para ias a g u'a s fecales. Amba's conducciones son tub ulares: la primera ( de circulación continua, y la s~g unda (que es lo ca rac,eris tico de l sistema), de circulación pneum:itica. 265, A lcantarillas divisorias .- Los método s de- se paración m á s usados, s on tres: 1 10 P or decantaci6n. -La s deyecciones cae n en un primer depósito, del cual pa-s an los líquidos á otro,. y asi s ucesivamente,' dt:jando cada uno de ello s lleno de r es iduos. ' · 2.0 Pm· fi /t¡•aci6n.-Los líquidos pasan :i t ravés de paredes m uy p ermeables q ue· retienen las pa rtes sólidas. 3.o P or capila•·idad.-Los Hquidos se conducen so bí·e s upe rficies oblicuas de desca_rg-a , :i las qu e se fijan p or adhesión, mien t ras que las materias sólidas caen directamente en los pozos fe·cales. 266. Alcantarillas de diluci6n .-Obedecen al pri'ncipio de <1i-. ILtl ,· todo lo posible las a gúas fec a les del alca nta rillado por m edi o de admisiones prvlongadas e n agua tranquila ó eh movimiento,
Fig . 207 de modo q ue se dis ue lvan las dey ecciones "sólidas y lo s residuo s 'O r gánicos de ias cocinas. SoQ a uxiliares d e los sistemas circ'u lan· tes y facilitan su instalaci ón y ejecución. Entre ellas merecen es· ' pecial m ención los pos os Mou¡·as, cuyo funcionamiento se r epresenta deta lladamente en la figur a 207.
315
1
267 . A lc'antahllas de desinfección·.- Co n objeto de evitar lo~ per juicios hi g iénicos de las a lcantarillas fijas ó m óvil es . se construyen de m odo que las mat~rlas se des infecten en ellas se conviertan, en inofensivas. La desinfección s e hac e ge ner a lm ente de dos modos: Por vía se9a. - Vs~ndo desinfec tantes abso rbent es, que q uitan la humedad á l as deyecciones y limitan la putrefacción . P01~ composició n qteinuca.- Empleando subs ta ncias q ue descomponen los produ étos volátiles de las ferme ntaciones, y , combir nán~l ose .con alg unos de éstos , los transfo rma n en productos fijos. Dura nte es tos últi~os at'los se h a n idea.do a lcantarillas q ue impiden por comple to la putrefacci ón de las ma terias contenidas en aqu éllas, ·creando una ' a tmós fera morta l para los g énnencs que · ' a llí se desarrollan. Todas l as alc"antarill as dé desinfección debe n r esponder á estos dos r eq uisitos: 1. 0 La acción del desinfectante h a de eje r cer se sobre la s materias cuando están frescas. ~ 2. o Dicha acción se verifica en presencia de las dey ecc iones y en la ca ntidad conveniente por medi os au t omáticos . ~
:i·
\
§ .
.s..:...Biegot .
·· -26~ . Objeto de tos riegos.- Los· riegos "tienen por obje t o prové efl'de agua Á los terrenos _que carecen de la necesaria y favore.ce r el" des arrollo de las pla'ntas . El desarrollo de la vegetación se detiene en general cuando el ' tanto por c ~e n to en peso de"! agua d<>sciende á menos 6 -o--10% en los-te rrenos arcillosos, y en los arenosos del 6 + 12%. S i el t erreno conserva constantemente una temperatura de 70 ...;-so j el a:ire exte rior alcanza 100 ...;- 120, se renueva el f~ n ó me-_
no veg\! tati vo.
·
~
· L os riegos puede n se r de veran p ó invierno. !Jos· pr¡"mero s ti enen por objeto dotar a l terrenb de la humecj.ad neces 1ria; lo s seg undo s, conservar al .terreno una t emperatura ' s ufic ientemente elevada, Los riegos no han a lcanzad'o aún el d esaft:ollo debido ni se co · nocc exactamente la extensión regada y r egable en España. A continuación se inserta un cuadro, en e l q ue se indican las superficies de las cuencas y vertientes principales y super·fici¡' reg_able de a lgunas de ellas:
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11
-1
316 Suoerficie
OUE _NOA
11----- Duero (en España) .. ...._.. . .. ... . . . . . Tajo .... ... ........ . . ....... : . . ..... . . r.uadian a ... .. . . . . ...... . . .. . ......... . Guadalq uivir .. . .... . ... . ............ . Vertiente oriental • . .......•.......... Ebro ..... . .... . ... ..... : ... . . . ··· · · · V e rri ente s~ptentrional. ...... . ..... . Vertiente de Jos Pirineos orienta les .. Vertiente meridional. .. . . , ...... . ! Vertiente occide nt~l. . ......... . . .
f¡
Superficie
de la cuenca.
regable
I<m . 2
Hectáreas.
79.000 81.400 72 .100 64.500 65.400 86 00(.' !l9. 200
102.875
¡
40.fl00
138.138
18.300
.15.000 31.300
289. Calidad de las aguas para riego. -Las aguas meteóricas son pobres en substancias convenientes para riegos; siguen l¡¡s recogidas en depósitos naturales y artificiales; más ric·as las ·de corrientes supe rficial ~s ó subterráneas, en contacto ó á tntvés de. materi as útiles y de fácil diso lución ; muy ricas las procedentes . ~ · del alcantarillado de. centros populosos. Como ronsecuén~ia de esto . se da á las aguas las denom.inaclo nes siguientes: Dulces .;- Cuando está;, ca ldeadas, aireadas y son ricas en prin cipio> útiles para la agricultura. Cntda<.-Cuando so n frias, poco aireadas y sin principios útiles. Gorda:•. -·Según sean más ó menos rit'lls en mateña s orgánicas. ·. Pueden ser también turbi as, !impidas, ácidas , mineral es, in- . cr ustant .: s, etc . Correcció n de las ag1tas P.ara ¡•icgo. -Para co rregir la temperatura. basta hace r recorre~ al agua un largo trayecto para que · a dquiera la t<;]Ilperatura del ambiente. ' Para corregir las aguas turbias ó inéru•tantes, basta deposita r1 as pa ~a que cedan los elementes nocivo s. Las aguas ác idas ó minerales se coPrig en dejándolas expuestas a l aire la rgo tiempo ó me~clánd.olas con otras aguas más pur~s. 270! Cantidad de agua necesal'i'a para los ¡·iegos.- La cantidad de ag ua necesat'ia que para el ri ego se admibe, es: de 5 +12,5 litros por 1" y hectárea para los ar roza les; 35-;- 40 litros por 1" y hectárea para las marcitas. (prader~s de Lombardia), no contando las mermas; 0,8 + 1,6 li t ros para cultivo s mixtos; 10 ~ 15 lifros pará prados ordinarios durante el riego que se hace una vez cada
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317-.
10 + 14 días ; 15 + 20 litros para los huertos, dando un riego de seis horas cada seis ú ocho días. Pareto ha estudiado cada cultivo pa rticul a r y da el nú mero de días de riego al ai'lo, cantidad de agua por riego para cada culti· vo, suponiendd constante la permeabilidad d el terreno:
Cantidad de 11 Húmero agua _por cada de riegos por rielO . años . ~------- ----------·1----- _____,1 . O ULTI
vo ·s
Metros~úbitos.f
Prados naturales ........ . Tr ébol. . . .... . . . .. . . . . .. Ali~fa.. Sandías ... . ...... .. ... . . . Melones ... . ..... . . . . . . T abaco ... .. .. . . . . .. .. . . . .. . Cát1amo ..... . . ..... . .. ....... . Lino . . . . . . ..... .. . . .. .. . A rbejas ..•... . . . .. ...... .. . • • . .. ] ardines y huertos ... . . . ... ·..... . . . . .. ...... .. . Coles y nabos. . .
... Trigo y ce badk ... · .... ·' · · ... .. .... . . , :: ~~~~: ·. ·.·. ·. ·.. : : ·.:: :: . .·....... ·. ': ·. ·. ·_
Centeno y avena ... . . . . . . . . . . . . . . . Habas y judías ...... . . . .. ... . ... . . Naranjos .. . . ... ... ... . . . . , .. ... . . Olivos ... . . . ... . ... ·. . . . .. . . .. .. . .
~~g~'::r ~s : ::: :: : : : : : : : . ........ .. .. .
·¡t
~~~~r~~ : .- ;.. :: .·.- :·.·.:::::::::::::':: Catl.a de azucar. . . . ... . ..... . ..... Cebollas .. ...... . . . • .. . . ...... . . .
~~~~V~~¡,~: : ·.: : : : : :-: .-~· .· ::: : _. _. _. : : : 1
11 4
6 4 5
3 2
3
300 350 250 400 300 350 • 350 400
2 24 2 2
300
3 3
300
1 2 20 3
300 250 300
350
' 300
350
200
1
300 3U0 300
2 2
300 350
4 2 2' 2
350 • 350
3
350
1
1
1
271. Origen d e las ag"as para riego.-El agua para riegos puede deriva rse: A) De manantia le s naturales ó artificia les , ó de capas acuífe· · •·as s ubte rrá neas.. B) De ríos, lagos ó estanq ues naturales. e¡ De depósitos ó lagos a r ti liciales. Eleva'ció n mecánica.-Ct,~ando la cota á que ha ·de utiliza rse el ag ua, para riego no permita la conducción directa, son. p endiente • na,tur¡tl, puede ser necesaria la elevá~ió n ·m ecánica . p~te caso oc urre c(ln frecuencia cua~_do las ag u a~ p a ra' el riego
,
.. 318-
se han utiliz a do antes par:a ei lavado de un alcantarillado ut' bano , á fin de enriquecerlas 'con los residuos y basuras y hacerlas me, jores para el riego . El emplazamiento de la estación elevadora se elige de modo qu e sea lo meno s costosa posible la canalización necesa tia,.
A) .-Deriv ación de man antiales ~taturales ó p.rtifici ales , ó d ecapas. acttíf~ras subten·áneas . .v 272. Ob>-as de toma.-En la g enera lidad de los casos puede~·· aplicarse las obras y ·medios expuestos a l tratar de l ,alumbramiento de ag uas pótabJes (Parte III, § 1), y únicamente cabe pres-:. cindir de la s precauciones que allí se indicaban pani evitat' la contaminación de las aguas. Según el modo de presentarse e! yacimiento acuí fer o; pue de1~ ' con~!si:ir las obras: 1.• En un muro sencillo de pre s a (mananl.ia les natura fes) . 2 o En una g aiería fiÚrante (capas acuíferas subterránea s), 3.• En pozos ordinarios ó Northon (ídem, íd., !d· .~4.• E n pozos artesianos (aguas artesianas). ·¡ 273. Fontanillas.~Se da e,ste no¡nb;·e á unas excavaciones más ó meno s profundas practicadas en el t err.eno, donde se r eco• .
L.
i 1¡
Fig. 208.
Fig. 209:.
g en las venas d.el agua que circulan 'por el subsuelo y ~ur conducen á la? superficies. En' lina fontanilla hay que distinguir: a) La cabesa ó cuenco, que es la excavación practicada alrededor de los veneros, llamados o} os de fuente . Tiene fo'rma y dimensione~ variables (figuras 208 y 209)· (longitud, 50+ 100 metros ;
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ancho, 10 + 40 metros ; profundidad , 0,50 + 1,00 baj o el ilivel del agua). b) L a garganta é parte mas estrecha. que condu ce el ag ua al canal de toma . · e) E l canal, qu ~ es la prolonga ción de la gar ganta , ó sea el caual de toma ó den:vació11, y en el cual puede haber ta mbién ojos de fu ente. Esta parte debe h a cerse en terrenos poc o perinea -bies . ara .ev itar la s p érdidas de agua ; en el prim er tra mo, la pendiente <le be s~ r fuerte . - Despu és de aiguna s s emanas de h ech a l a 'excavac ión y cuando se •conoce n bi en los puntos por donde 'a flora ' el agua, ·se hinc·a n un a s tin a' de madera (fig. 210) d·e un metro de di á m.e tro a pr-oxima dam ente, de 1 + 2 m e tro ~ de a ltura y 4 + 5 centíme tros de '
.
Fig. 210. grueso. E i bord.e .superior de las tinas debe quedar elevad o 7 + 8_centímetros sobre el nivel del ag ua ; á poca distancia de és te niv el por deba jo ele él se practica un orificio , por er' que sale el a g ua y corre h a cia la garganta. La poten~ia de estas fonta nilla s varia entre limites tiiuy extensos, y puede llegar a SO+ 140 li t r os por 1" si la cabeza ocupa un aiea de 2.000 + 4.000 metra s cuaclrados. · Cuando ademas de la primera capa aculfera se quier e llegar a otras. más profundas, se ·stistituyen las tinas por tubos de metal ó p ozos de · fabr!ca ó cemento.
y
A).··Derivacióñ de las aguas.exteriores corrie11tes ó estancadas. 274. Deriv acióu di>•ecta.-Se efectúa cuando la cota .de l agua
'
-"
-320·en el recipiente, e n que se hace la derivación, supera senslble•mente á la d e los terrenos que se van á regar. La derivación puede hacerse: J. .• Abriendo en las márgenes del cecipiente un verteder o .ó un orifi cio con carga·, que pueda ce rrarS'e y r cgu la rse con comp~enas ó llaves. 2. u Por medio d e uno ó más sifones qt\e traspongan las margeneS (fi!( 211). E l sifón tetjdrá un a xama sume.rgida ,en ag· ua de l .redpknte á. la cota á tque ~e quie re hace r la toma, la otra ra ma . desemboca e n el canar de derivación. Las dos basas ha n de estar provistas de compuet=tas Jnóv iles de cie rre her· lné tico. E n el vé rtice hay una abert ura q ue sin·e pat~a cebar e l sifón por m edio de · una bomba. L a co ndición · para· que funcione es q ue e l dcsni,·el Ii entre la boca de to ma y el Vértice sea, teóricamen te, < 10,33 metros y, prácticamente de .7 -7- 8 me- , tros. E l di á túet ro d e un sifón de sección circula r, conocido el g·asto, se deduce , com o e l de un a contluccióQ fo r zada, teniendo en cuenta los cambios de dirección ó dé sección, con la fórmula
k L .Q>
Y= - --+ 1/. + L IJf (V . n°104) D'
Los s ifones tienen la ventaja de su poco coste, pero muc has veces n·o pueden utilizar más q ue las a guas s uperfi· chles. Tanto e n los sifones como en lo s ori· licios de .sieriva ción practicados e n lfls má.r,g,eJH'! S, ·c onYiene elegir un a posl ~ l ón Flg. 21L ta1 'lue-e1 fil ete líguido se a leje todo lo posible d e la orilla dqnde s e h a~e la toma. 3.• Cuando la altimetría lo permita, se practican galerías fil· >trantes sobre el lech o de l río ó torre nte, respe tando las márgenes. (Véa¡.e núm . 2).
-321-
275. Derivación mediante p1·esas.-s e·hace cuando la cotaJlel nivel en el recipier.te excede poco de la de los terrenos que se riegan y hay que elevar el nive l del agua, por medio de presas, para obtener la caída necesaria y diri-gir la corri ente hacia el ca nal. Presas de montaña .- En el tramo donde · ha y una pendiente muy fuert e, se hacen, generalmente, las presas fi jas, pues no causan perjuicio; son muy ventajosas. L a posic ión s e e lige en los est rechamientos na tura les de l cauce. Pueden hacer se "de m adera, de m adera 6 piedra, y de fá brica. Si el agua escasea, se h ace n de fábrica para evitar las filtraciones, profundiza ndo los cimientos ha s ta llegar á la roca 6 t err eno imper mea ble , á fin de evit ar las pérdid as pot· filtración . Un tipo de esta clase de presa se representa en la figura 212.
Ftg. 212.
Presas e1-z los t1'Q IIlOS inferiores del curso de agua.- El empla· za miento de es tas obras ;e elige dond e el cauce está bien esta blecido y las márgenes se presentan s,Plidas. Rara vez hay que aprovechar los es trechamientos del cauc e, porque s iendo en e lla ma yor la ve locidad de l agua oblig¡t,-á mayores gastos para" obtener la estabilid ad y resistencia de la presa. 276. Presas incompletas.- Para atenuar el e fect o de los r e· mansos y el perju icio á los te rr enos de agua arr ib a, s.e hacen á v eces presas parci ales que sólo oc upa n un a parte del ca,¡tce, del r ío, y -sólo -derivan h a¡:ia _e l ca oa l un a parte de la cor ri ente . :'1
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322 -
277. Dirección y jonna de las p¡·esas. - La forma ti pica es la no~mal á la dirección de la c.orriente. Se hacen á veces oblicuas, con inclinacion es de 600 6 45°, para diri gir la corriente hacia la toma de agua. Para conciliar las ven· tajas de la Inclinación máxi.ma y d e la extensión mínima de la
Fig . 213. presa, se hacen ¡:le pl ant a circular ó parabólica, ó con pe~fil mix· to, compuesto de dos a lineaciones rectas, unidas por un a rco de círculo y siempre convexas hacia aguas arriba. L a sección de las presas es generalmente trapecial, con el talud
Fig .' 214. , de aguas abajo bien prot egido, seguido de un zampeado de ancho cuatro ó cinco veces la a ltura de la presa, y á veces con escolle ·
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323-
rit, sostenida ó no por palizadas. Las figuras 213 y 214 representan la presa para derivación del canal Cavour, en e l Dora Baltea. 218. Presas móviles.- Para evitar los grandes perjuicios que á veces causan los remansos (durante las grandes crecidas) y el
recrecimiento de la s mát·genes, que imposibilitarfa el desagüe de los t~_irenos de aguas arriba, se emple a n presas móviles, es decir, 1 presas qÚe pueden quitarse del todo ó en parte en la época qe las crecidas, dej~ndo libre el curso del agtta. Constan en esencia: t,o ' De un umbral J e fábrica que se eleva poco so bre el fondo; ocupa todo ellar¡!:o de la presa y ' tiene el ancho suficiente para fijar á elia los aparatos especiales de cierre. 2. 0 Dos estribos de presa, elevados 0,40-;- 0,50 metros sobr e el nivel que h a de tener la presa . 3,0 Algunas pilas ó apoyo~ intermedios, para inferrumpir el traIno qu e haga falta. 4,0 El apar a to móv il, qu e se ele·
vará hasta 0,20 -;- 0.30 metros sobre el nive l del agua CJUP se reJllansa .... 279 . Pu ertas ma••i•te•·as -Las figuras 215, :l16 y 217 representan una puerta ideada por el ingeniero Pon ti. Consta n de una s co mpuertas fijas á los estribos y pilas intermedias y que pu eden abdrse de l todo qttitando un cerrojo especial (fig. 215) cuando haya d'> darse paso libre al agtta. Cuando la elevació n del ag ua es lenta, se r egula un paso , quitando algu-
F ig. 215.
Fig. 216. nos tablones de los tramos centrales. Este sistema sirve bien para presas de 3-;- 12 metros de ·longitud . La distancia entre •:as pilas no debe exceder de 6-;- 8 m etros.
,
-
3~4-
280. Presas Poirée.-Con el sistema de presas Poirée , la distancia entre las pilas pnede elevarse hasta 30 metros. Las figuras 218 y 219 la represe nt a n co n todo detall e, y en las 220 y 221 representan el mode lo de ta]>leros que pueden emple arse con estaclase de presas.
Fig. 217. 281. Pu ertas gi¡·atorias Chanoine (fig . 222).-Son snrnamentes enclllas, como_ se ve en la figura', y no r equieren explicación especial en cuanto á s u form<t y modo de actuar. Pueden hacerse de funcionami ento automático, colocando á la altura conveniente el eje de g iro .
Fig·. 218.
Fig . 219.
282. Pue1·tas gi1·atorias Desfontaine (fi:g. 223)."-Apareee representada. en la ·figura. S é ha aplicado con .éxito en los canal es navegables; pero tiene el inconveniente de constar de algunos
- 1325 meca nism os delica dos qu e se descomponen bastante por la acción de las arena s. 2!13.
Cdlculo d e u n u co mpuerta J alz a d e 11ivel constante,-
Este apa r a to ti ene por obj eto con s ervar a un nive l consta nte el líquido en sus recipie nt es, a unqu e varia la cantida d de ag ua que
F ig .
2 ~0.
F i;.;. 221.
a fluye a él, regula ndo a utomática mente la sa lida del ag ua (figura 224). Consta de un a comp uert a p la na r ect ang ula J· .'L B , unida a un semicilindro circular r ec to, qu e pu ede roda·r, sin. deslis ar, sobre
Fig·. 2:1:!.
uú plan o hori zo nt a l O X. E l eje de l se micilindro coin cide con una de las medianas de la compuerta , y el cen tr o de gravedad del s ist ema es ta sobre el ej e mismo; así qu e la línea de acción de la g r a ·
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326-
vedad, encuentra siempre· á la generatriz de contacto del semicilindro con el plano O X, cualqui era que sea la inclinación de · ¡¡{
Fig. 223 .. compuerta . El apar:¡.to se aplica á una abertura h echa en una de las paredes del recipient e.
..
~~===~~~~~~~~,_
,,.·
!
....·····
H
11
,
p
Fig. 224. Cuando l!Í compuerta está en la posición indicada en la figura,
p p' es el nivel líquido , S el empuj e que ejerce el agua sobre la com-
327 -
-
puerta , é I el centro de p resión; y el agua sale á p resión por- la luz B D y en verted ero por A ; adem ás , la dirección del e mpuj e S en·· cuentra á la geome tr iz de contac to C; ev identeme n te el s istem a está en equilibrio. S i desciende el 'nivel, el ce ntro de pres ión se desví a h a cia B, y el empuje 'det ag ua h ace g irar la com puer ta de modo que disminuyen , el á n g·ulo w, la luz d el ori fi cio con car ga B D , y el espesor de la lámina del v e r ted ero; el agua sale en m enor cantidad, s·e eleva el niv el, ·el ce ntro de p r esión se mueve· 1\.acia A , y la co mpuerta gira· en sentido contra rio, volvie ndo á sU: posición prln:i!tiva. Lo mismo s uce de, p·ero con los mov imfent c;>s inve r sos, s i el nivel se ele va r es pec to á la posición p P' . P r ácticamen te el s emicilindro es tá cons tit uid o por se micor ona s denta das y el p la no O X por un a cre ma ll e r a, pa r a ·evitar el r esba· !amiento; a demás , l a comp uer t a oscila con tinuamen te alrededor de su posición de equilibrio y lo m ism o ocu r re con el nive l del j¡. qu!do. Se r eco r dar á (Hid ros tática) que 3
3
z =
' "b -: "a
De la fi g ura s e d educe :
;; = h + R
L
cos 2
Ul ;
h
b
e os Ul; = f¡ + -2
h
a
=h-
L - - cos
2
Ul •
S ustituy e nd o e n !a fór mula p r ecede nte y r ed uciendo, se tiene:
L
3 h' L cos 11
+R
UJ
+- -
cos
2 UJ
co s 2
Ul
4
2
= - - - - - - - - -- - - 3
2 h L cos w
L 2 cos 2
ol
h+ - - - 12 h
De donde:
, L' R = --. . 1 ~ h.
Y obse rv a nd o q ue h=H - H',
s e tiene finalmen te : R= -
L'
·- - 12( H- H ' J
relación q ue sirve para calc ular la com pue r ta. H acie ndo L= Z h = 2( H -.Fl ' ),
,
-328-
la co mpu e rt a vertical aflor a superiorm ente y deja .Pasar el agua por debaj o; en este caso se tiene:
R
' L 6
2!14. Cálcu lo de wta co mPt< erta ó alsa de gasto constaute.Tienen por o\ljeto conservar consta nt e. el gasto de desag üe de un r ecipiente, aun cuando v a r fe el nivel.del agua en dicho recipiente. Esencia lmente está constituido por una compuerta plana rect angular que puede r odar sin desli zar , a poyándose constltntemente en una supe rficie cilíndric a recta de ge neratrices horizontales y te niendo una directriz especia l,d d' (fig. 225). Se aplica á u¿a abertura h echa en una de las pa red es de l recipiente; e l lado superi or de la com puerta siempre es más elevado que e!l.!ivel del liq uido ; el ag ua sale -por la parte infer ior . C ua ndo el nivel es m áx imo, la compu erta está vertic al , y la a ltura h de! orificio es p
"'
_ ann.,
.. e Fi g. 225 . t al que el gasto es el elevado ; s i ba ja el nivel, gira la compuerta, por que el empuje del ag-ua baja y la altur a de la luz a umenta, de modo q ue da s iempre el mismo gasto. P a ra det erminar la forma de la curvad d', considere mos su evolve'fite s s', y para ell o se tendrl!.:
ds = PdUJ ; en la que dy d
S=
sen w
1
H-y
3
CuS
P=- - - . (1)