UNIVERSIDAD LAICA ELOY ALFARO DE MANABFACULTAD DE
INGENIERACARRERA DE INGENIERA CIVILSANITARIAS I
DOCENTE: ING. GUSTAVO MERO BAQUE MSCINTEGRANTES: FLORES LUCAS
JOS MOREIRA RIVADENEIRA VERNICA PANEZO SABANDO CAMILA
REGALADO SUAREZ GISSELLE REYNA SANTOS RICARDO
VELASQUEZ PINARGOTE PAOLACURSO: 8 SEMESTRE BFECHA: 05 DE FEBRERO
DE 2015
PORTAFOLIO
UNIDAD #1SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE.Nociones
Generales:El diseo, financiamiento, construccin y operacin de los
sistemas de agua potable, son difciles de realizar. Por su
naturaleza misma, cada proyecto de sistema de agua potable debe ser
concebido en forma particular para cada comunidad, su ejecucin
requiere decisin pblica, as como materiales, equipo y apoyo
tecnolgico que solo puede suministrarse completamente dentro la
organizacin de una estructura gubernamental, depende de informacin
demogrfica, hidrolgica, geodsica, y geolgica que se pueda tener al
alcance, as como encuestas socias econmicas.La explosin demogrfica
que experimenta el medio en que vivimos ha creado grandes problemas
en el campo de la salud, medio ambiente, servicios bsicos, etc. Que
al momento el hombre intenta solucionar, uno de esos problemas es
la falta de agua potable y disposicin de residuos lquidos que han
deteriorado la calidad de vida de nuestras poblaciones marginales
de nuestro pas.A este fenmeno se suma la falta de control de la
tala de los bosques en nuestras montaas que ha causado una marcada
disminucin de fuentes de aguas superficiales y subterrneas.La falta
de buenos sistemas de agua potable, ha determinado que los
habitantes de las pequeas ciudades y comunidades estn expuestos a
enfermedades como el clera, la fiebre tifoidea, malestares
intestinales y otras infecciones externas que son transmitidas por
el agua en las comunidades que en su mayora carecen de tratamiento
del agua que estn consumiendo.En el Ecuador ha ocurrido y contina
ocurriendo el gran fenmeno de la urbanizacin, reflejndose sta en un
incremento poblacional debido a la emigracin de grandes masas de
poblacin rurales a los centros urbanos en busca de mejores
condiciones de vida socio-econmica y la eliminacin de enfermedades
que acechan en el medio rural.Entre los problemas que se presentan
podemos citar:Las inadecuadas condiciones de vida en que se
desempea la poblacin que emigra hacia las ciudades, la cual se
constituye por lo general en reas marginales o barrios insalubres
que ocasionan problemas sanitarios no solo en dichas reas, sino
tambin en el resto de la urbe.La inevitable contaminacin del suelo
originado por la gran cantidad de desechos orgnicos o excretos, que
son descargados directamente al no poseer un adecuado sistema de
agua potable y sistema de alcantarillado sanitario.La urbanizacin
sin lugar a dudas tiene aspectos enormemente positivos si la misma
es controlada adecuadamente, para lo cual se debe observar los
requisitos bsicos:Que se planifique y se desarrolle a un ritmo
razonable.Que sea parte de un proceso tcnicamente regulado.A pesar
del adelanto cultural de los pueblos y de las medidas preventivas
de las ciencias mdicas, an es frecuente la aparicin de focos
contaminantes de enfermedades, cuyo origen es exclusivo de la
deficientes calidad del agua para el consumo humano y la inadecuada
eliminacin de las aguas servidas, para lo cual todo sistema de agua
potable debe poseer las correctas instalaciones para la provisin de
agua potable requerida y se evite el desperdicio de las misma.El
sistema de suministro de agua potable es un procedimiento de obras,
de ingeniera que son un conjunto de tuberas enlazadas nos permite
llevar el agua potable hasta los hogares de las personas de una
ciudad, municipio o rea rural comparativamente tupida.Podemos
obtener agua potable de varias formas o sistemas, esto depende de
la fuente de obtencin.Agua lluvia almacenada en aljibes: Depsitos
destinados a guardar agua potable, procedente del agua de lluvia,
que se recoge mediante canalizaciones, por ejemplo, de los tejados
de las casa.Agua proveniente de manantiales naturales (es una
fuente natural de agua natural que brota de la tierra o entre las
rocas), donde el agua subterrnea aflora a la superficie.Agua
subterrnea, captada a travs de pozos o galeras filtrantes.Agua
superficial, proveniente de los ros, arroyos, embalses o lagos
naturales.Agua de mar.Segn el origen del agua, para transformarla
en agua potable, deber ser sometida a tratamientos, que van des de
la simple desinfeccin, hasta la desalinizacin.PERODO DE DISEOLas
obras de instalacin y mejoramiento de sistemas de agua potable se
proyectarn con capacidad para el funcionamiento correcto durante un
plazo de previsin que determina de acuerdo con el crecimiento
estimado de la poblacin y la durabilidad del sistema.Se denomina
perodo de diseo de un Sistema de Abastecimiento de Agua u otra obra
de ingeniera sanitaria, al intervalo de tiempo comprendido entre la
puesta en servicio de la obra planificada y el momento en que su
uso se sobrepase las condiciones establecidas en el diseo.El
periodo de diseo estar ligado tambin a las condiciones particulares
de cada proyecto tales como: Caractersticas Topogrficas de la zona
en estudio, caractersticas de los materiales y las facilidades de
nuevas ampliaciones.El MIDUVI recomienda de manera general los
siguientes periodos de diseo:NUEVOS SERVICIOS -------------- 20 30
(AOS)AMPLIACIONES ----------------- 15 20 (AOS)OBRAS EMERGENTES
-------------- 3 5 (AOS)
En relacin a los diferentes tipos de obras de ingeniera
sanitaria, se recomiendan los siguientes periodos de diseo: Obras
De Captacin -------------- 25 50 (AOS) Estaciones De Bombeo
-------------- 30 40 (AOS) Lneas De Conduccin -------------- 30 40
(AOS) Planta De Tratamiento (AA.PP) -------------- 20 30 (AOS)
Tanques De Almacenamiento -------------- 30 40 (AOS) Redes De
Distribucin -------------- 20 30 (AOS)
ANLISIS POBLACIONAL.Para toda obra de ingeniera sanitaria y
especialmente las obras de abastecimiento de agua potable, es
necesario conocer con exactitud la poblacin futura que se va a
beneficiar del proyecto.Para la estimacin de la poblacin futura es
necesario conocer en primer lugar la poblacin actual y luego dicha
poblacin proyectarla hacia el futuro de acuerdo al diseo de periodo
que se haya considerado.Las proyecciones de la poblacin futura se
la realizan por diferentes mtodos, y entre los cuales tenemos los
siguientes:1. Mtodo de las Progresiones Aritmticas. 2. Mtodo de las
Progresiones Geomtricas.3. Mtodo de acuerdo al MIDUVI.
1. Mtodo de la Progresin Aritmtica.- Este mtodo consiste en
agregar a la poblacin actual un nmero fijo de habitantes por cada
periodo en el futuro, por lo que la poblacin crecer en forma de
progresin aritmtica, es decir, como una cantidad de dinero colocada
a un inters simple, siendo su representacin grfica una lnea
recta.Para calcular la poblacin futura por este mtodo se aplica la
siguiente expresin.Pf = Poblacin futuraPa = Poblacin actual N =
Periodo de diseor = Razn o ndice de crecimiento aritmtico
Pf = Pa (1 + N*r) Siendo:
Es importante conocer el valor preciso del ndice de crecimiento,
para lo cual es necesario obtener los datos de los censos
poblacionales, de la zona en estudio. El ndice de crecimiento se lo
calcula con la siguiente expresin. Pf = Poblacin actualPo =
Poblacin anteriora = Intervalo de tiempo entre 2 censos
a = Intervalo de tiempo entre 2 censos
Siendo:Ejemplo:Determinar la poblacin futura por el mtodo de la
progresin aritmtica considerando un periodo de diseo de 25 aos con
los siguientes datos:AOPOBLACIN (Manta)r (%)INTERVALO
195023665 hab.
0,058512 aos
196240288 hab.
0,061412 aos
197470015 hab.
0,06488 aos
1982106364 hab.
0,036120 aos
2002183166 hab.
0,02968 aos
2010226477hab.
=5,012 %
2. Mtodo de la Progresin Geomtrica.- Es un mtodo matemtico que
se aplica para determinar el incremento poblacional el cual crecer
como una progresin aritmtica, es decir, en forma similar que una
cantidad de dinero colocada a un inters compuesto, por lo cual su
representacin grfica es una curva.Se calcula la poblacin futura con
la siguiente expresin:Pf = Pa (1 + r) Siendo:Pf = Poblacin futuraPa
= Poblacin actual n = Periodo de diseor = Razn o ndice de
crecimiento aritmtico
Al igual que el mtodo aritmtico, es necesario conocer el valor
del ndice de crecimiento geomtrico, el cual se lo calcula con la
siguiente expresin:
Siendo:Pf = Poblacin actualPo = Poblacin anterior a = Intervalo
de tiempo entre 2 censos
Ejemplo: Con los datos del ejercicio anterior, determine la
poblacin futura utilizando el mtodo geomtrico.AOPOBLACIN (Manta)r
(%)INTERVALO
195023665 hab.
0,058512 aos
196240288 hab.
0,061412 aos
197470015 hab.
0,06488 aos
1982106364 hab.
0,036120 aos
2002183166 hab.
0,02968 aos
2010226477hab.
=5,012 %
3. Mtodo Segn el MIDUVI:- Este mtodo se lo utiliza cuando se
tiene un rea totalmente delimitada o cuando se trata de
urbanizaciones.Consiste en determinar el nmero de lotes o
soluciones habitacionales que existen en un proyecto urbanstico y
se considera una poblacin de 6 habitantes por cada lote.Ejemplo
prctico
Teniendo una urbanizacin de 600 lotesPa = 400 lotes * 6
Hab/lote.Pa = 2400 Hab.
CRITERIOS BSICOS PARA EL DISEO DE ABASTECIMIENTO DE AGUA
POTABLE.Un Sistema de Agua Potable, est constituido por unas series
de estructuras que presentan caractersticas diferentes y sern
afectadas por distintos coeficientes de diseo, de acuerdo a la
funcin que cumplen dentro del sistema.Por lo tanto para su diseo se
necesita conocer el comportamiento de los materiales en relacin a
su resistencia fsicas, a los esfuerzos y a los daos que estarn
expuestos.Antes de analizar cada componente del sistema, es
conveniente establecer y analizar aquellas caractersticas que
conforman los criterios bsicos de diseo.Los criterios bsicos son:
Cifras del Consumo de Agua. Variacin de los Consumos e influencia
sobre los diferentes partes del sistema. Clase de Tuberas y
Materiales a utilizarse.
CIFRAS DE CONSUMO DE AGUAEl conocimiento cabal de esta
informacin es de gran importancia en el diseo de un abastecimiento
de agua, para lograr estructuras funcionales dentro del periodo
econmicamente aconsejable.Nuestras normas tcnicas MIDUVI, asignan
cifras para el consumo de agua tomando en cuenta el uso de la
tierra, zonificacin y de acuerdo al tipo de poblacin a servir que
se expresan en (Lt/Hab * da). Estas cifras o dotaciones nos
conducen a la determinacin de un caudal o consumo medio, el cual
constituye la base para todo diseo de agua potable.De acuerdo al
MIDUVI se recomienda un consumo per cpita mnimo de 100 Lt/Hab*da
para la poblacin futura prevista.Cuando se necesite proyectar un
sistema de abastecimiento de agua para una ciudad y no se tengan
datos confiables sobre el consumo de agua, se recomienda las
siguientes dotaciones de acuerdo a la poblacin a
servir.POBLACINDOTACIN (lt/hab * da)
Hasta 20000 hab.200
20000 50000 hab.250
50000 en Adelante300
CONSUMO O DEMANDA POR INCENDIO.En trminos generales podemos
decir que un sistema de abastecimiento de agua potable representa
el medio ms valioso e idneo para combatir los incendios. En el
diseo este factor debe ser considerado de acuerdo a la importancia
en la zona de estudio.Para el clculo de la dotacin de agua contra
incendio se considera los siguientes valores:POBLACINGASTO TOTAL
(lt/seg)
3000 10000 hab.5
10001 20000 hab.12
20001 40000 hab.24
40001 60000 hab.48
60001 120000 hab.72
Mayor a 120000 hab.96
Ejemplo:Determinacin del consumo medio futuro.
Datos.Dotacin = 250 Lt/Hab * da Pf = 45000 Hab.
C.M.F = Dotacin * Poblacin.
C.M.F = 250 Lt/Hab * da * 45000 Hab.
C.M.F = 130.21 Lt/seg.
Caudal de diseo=C.M.F + DI (demanda contra incendio).
QD = CMF + DI
QD = 130.21 Lt/seg + 48 Lt/seg
QD = 178.21 Lt/seg
VARIACIONES PERIDICAS DE LOS CONSUMOS.Un sistema de
abastecimiento de agua potable tiene como finalidad abastecer a la
comunidad el caudal de manera continua y con presin hidrulica
suficiente, a fin de satisfacer las necesidades sanitarias,
sociales y econmicas, que se presenten en su desarrollo.Para lograr
esto es importante que cada parte del sistema est bien diseado, lo
cual implica el conocimiento del funcionamiento de todo el proyecto
de acuerdo a las variaciones de los consumos de agua que ocurra
durante el periodo de diseo.El consumo de agua presenta variaciones
mensuales, diarias y horarias y pueden expresarse como un
porcentaje de consumo medio. Es conocido que en una semana
cualquiera ocurran das de mximo consumo (lunes) y das de mnimo
consumo (domingo). Si consideramos un da cualquiera tambin
presentarn horas de mximo consumo y de mnimo consumo.Debido a las
variaciones que se presentan, se establecen las siguientes
definiciones que sern de gran importancia en el abastecimiento de
agua potable. Consumo Mximo Diario.- Es el caudal registrado en el
da de mximo consumo observado durante los 365 das del ao para
obtener el consumo mximo diario se utiliza el siguiente
porcentaje.Consumo mximo diario = 130 150 % (consumo medio
futuro).Ejemplo:Con el consumo medio futuro determinado en el
ejercicio anterior determine el consumo mximo horario.C.M.D=
1.30*130.21Lt/seg=169.27 Lt/seg.Caudal de diseo=169.27Lt/seg +
48Lt/seg= 217.27 Lt/seg. Consumo Mximo Horario.- Es el caudal
registrado en la hora de mximo consumo que ocurre durante el da de
mximo consumo.Para determinar el consumo mximo horario se considera
el siguiente porcentaje:Consumo mximo horario = 200 230 % (consumo
medio).Ejemplo:C.M.H=2.00 * 130.21 Lt/seg =260.42 Lt/seg. Caudal de
diseo=260.42 Lt/seg + 48Lt/seg= 308.42 Lt/seg.
UNIDAD #2COMPONENTES DE UN SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUAUn
sistema de abastecimiento de agua potable est conformado por un
conjunto de estructuras que se caracterizan por ser diferentes y
sern modificadas por los coeficientes de diseo, en base al trabajo
que desempean dentro del proyecto.Se puede considerar como
elementos principales de un sistema de abastecimiento de agua a las
siguientes obras:a) Fuente de Abastecimiento.b) Obra de Captacin.c)
Lnea de Aduccin.d) Planta de Tratamiento.e) Tanque de
Almacenamiento.f) Estacin de Bombeo.g) Lnea de Conduccin (Bombeo y
Gravedad).h) Redes de Distribucin (Mallada y Ramificada).i) Obras
Complementarias.i. Desarenadores.ii. Tranquillas Rompe cargas.iii.
Vlvulas de Supresin de Golpe de Ariete.iv. Chimeneas de
Equilibrio.
FUENTE DE ABASTECIMIENTOEs el factor con mayor relevancia del
sistema y no se debe ni se puede ejecutar un buen proyecto, sino se
han establecido, ni garantizado las fuentes capaces de abastecer a
la poblacin futura.
Al disear un sistema de agua y definida la fuente de
abastecimiento se debe conocer sus caractersticas, la cantidad del
caudal, la calidad del agua, el tipo de tratamiento y su ubicacin
geogrfica.
Tipos de Fuente de Abastecimiento.Se consideran dos tipos de
fuente de abastecimiento: Fuente de Agua Superficial.- Las fuentes
de aguas superficiales, son las que estn constituidas por los ros,
quebradas, lagunas, etc., siendo necesario para su utilizacin la
informacin completa que permita visualizar los caudales disponibles
y la calidad del agua.
Las fuentes superficiales pueden ser: Fuentes Superficiales Sin
Regulacin.- Son aquellas fuentes en las cuales el caudal de
escorrenta del rio, es mayor al caudal de mximo consumo diario
durante el periodo fijado.
Fuentes Superficiales Con Regulacin.- Son aquellas fuentes en
las cuales el caudal de escorrenta del rio en determinadas pocas
del ao, no es suficiente para cubrir la demanda y es necesario el
represamiento para compensar el dficit.Otro tipo de clasificacin
para la fuente de agua superficial es el siguiente:
Cursos de Agua Natural.- Son cuerpos de agua (ros, riachuelos,
arroyos, quebradas) que fluyen permanente o intermitentemente a
travs de depresiones geomorfolgicas naturales y pueden ser: Cursos
de Agua de Montaa. Cursos de Agua de Llanura.
Reservorios de Agua.- Son depresiones geomorfolgicas
naturales(lagos, lagunas, embalses) que permiten la acumulacin de
agua con los aportes de afluentes y/o precipitaciones pluviales y
pueden ser: Reservorios de Montaa. Reservorios de Llanura.
Fuente de Agua Subterrnea.- Las aguas subterrneas son las que
constituyen parte del ciclo hidrolgico y que por percolacin se
mantienen en movimiento a travs de las capas geolgicas, las cuales
son capaces de contenerlas y de permitir su circulacin.Las fuentes
de aguas subterrneas generalmente se llaman acuferos teniendo como
caractersticas principales la porosidad, la permeabilidad,
transibilidad, produccin especfica y coeficiente de
almacenamiento.
OBRAS DE CAPTACINLa obra de captacin es una estructura de
hormign que se construye cerca de la fuente de abastecimiento, con
le fin de captar el caudal de diseo y conducirlo a la tubera o lnea
de aduccin.
El caudal que se considera para la obra de captacin es el
consumo mximo diario y dependiendo de la topografa existente puede
ser:
Captacin por Gravedad.- Cuando la fuente de abastecimiento se
encuentra ubicada en elevaciones superiores a la planta de
tratamiento se utiliza la fuerza de gravedad para conducir el
caudal.
Captacin por Bombeo.- Cuando la fuente de abastecimiento se
encuentra ubicada en elevaciones inferiores a la planta de
tratamiento y es necesario transportar el caudal mediante la fuerza
mecnica.
El dimensionamiento de una obra de captacin incluye para su
diseo los siguientes factores:1. El conocimiento de la demanda o
consumo en sus diferentes usos (domsticos, comercial, industrial,
etc.).2. Los niveles de operaciones mximo y mnimo del cuerpo del
agua de la fuente.3. Factores hidrolgicos tales como la intensidad
de la lluvia y el coeficiente de escurrimiento en funcin del tipo
de suelo.
Tipos de Captaciones.- Las captaciones sern de dos tipos:
Captaciones de Fuentes Superficiales. Captaciones de Fuentes
Subterrneas.
Captacin de Agua Superficial.- Una captacin de agua superficial,
es una estructura civil, dispositivo o conjunto de ellas que
permita captar agua desde un cuerpo superficial de forma continua,
segura y sin disminucin de las condiciones de vida de las especies
animal ni vegetal.
Diseo de Obras de Captacin de Aguas SuperficialesSon estructuras
y dispositivos que permiten captar agua desde un curso superficial.
Las obras de captacin superficiales son:
Canal de Derivacin.- Consiste en la construccin de un canal
abierto en el margen de un cuerpo de agua superficial hasta una
cmara colectora, desarenador o planta de tratamiento. Los
componentes principales para el diseo del canal de derivacin son:
Canal. Boca de Toma. Obras de Encause y Proteccin.
Obras de Captacin Lateral.- Es la estructura que se construye en
uno de los lados del curso de agua, de forma tal, que el agua
ingresa directamente a una cmara de recoleccin para su posterior
conduccin a travs de una tubera o canal.Los componentes principales
para el diseo de una captacin lateral son: Boca de Toma. Canales/
Tuberas de Conduccin. Obras de Encause y Proteccin.
Obra de Captacin de Fondo.- Es la obra civil (dique) que se
construye de forma transversal en el fondo de los ros y dispone de
una parrilla o reja localizada a nivel del perfil del ro o la
cresta del vertedero.Los componentes principales para el diseo de
una captacin de fondo son: Presa. Boca de Toma. Canales/ Tuberas de
Conduccin.
Captacin de Agua Subterrnea.- Una captacin de agua subterrnea,
es la estructura civil que permite captar agua desde una corriente
subterrnea de forma continua, segura y sin disminucin de las
condiciones hidrolgicas, geolgicas y ecolgicas.
Tipos de Obra de Captacin Subterrnea.- Cajas de manantiales
(vertientes), pozos, galeras filtrantes, sondeos.
Cajas de Manantial (Vertientes).- Permite captar y aprovechar el
agua proveniente de los pequeos manantiales, que se encuentran
generalmente en las laderas de las montaas, con el fin de llevar el
agua a la planta de tratamiento por medio de las lneas de aduccin,
adems deber prever la construccin de una cmara.
Galeras Filtrantes.- Son estructuras que permiten captar agua
sub-superficial y subterrnea a travs de obras paralelas o
transversales a las corrientes de agua, una galera de infiltracin
consiste en tneles, canales a cielo abierto a un tubo perforado o
ranurado rodeado de una capa de grava o piedra triturada graduada
instalada en el acufero superficial.
Tipos de Estructuras Filtrantes.Galera o Bveda.- Consiste en una
estructura robusta enterrada en el lecho del cuerpo de agua para
captar un volumen importante de agua y cuando las condiciones de
pendiente del terreno lo permiten.
Tubera de Infiltracin o de Avenamiento.- Son tuberas perforadas
o ranuradas instaladas de forma transversal o paralela a los cursos
de agua.
Canal de Infiltracin.- Son canales de mampostera de piedra o de
hormign ciclpeo que se construyen para captar el agua sublvea. No
necesitan de dimensionamiento especial, sin embargo debe considerar
el sistema de evacuacin del agua desde el canal a una cmara
colectora.
Pozos.- Un pozo es una perforacin, en general de forma
cilndrica, con dimetro y profundidad variable, que al atravesar en
lecho permeable permite la afluencia del agua hacia el mismo
mediante la disposicin de material adecuado.Los pozos presentan, en
general, un dimetro entre 1.5- 8 metros, con una profundidad
moderada (decena de metros), aunque existen perforaciones que
superan la centena.
Tipos de Pozos.- Pozos poco profundos o someros, pozos
profundos.
Pozos Pocos Profundos o Someros.- Este tipo de pozos captan agua
sub-superficial de acuferos de poca profundidad, hasta los 30m.
Dependiendo de las caractersticas del acufero, estos tipos de pozos
se clasifican en: Excavados. Perforados.
Pozos Profundos.- Captan el agua subterrnea a profundidades
mayores a 30m. Pueden ser: Perforados Manualmente. Perforados con
Mquina. Pozos Radiales.
Sondeos.- Son perforaciones verticales realizadas por medios
mecnicos con dimetros relativamente reducidos (40-80cm). Presentan
la ventaja de que pueden alcanzar grandes profundidades y tienen un
coste normalmente inferior a cualquier tipo de captaciones.
LNEAS DE ADUCCIN.Se define como la tubera que conduce el agua
cruda desde la obra de captacin hasta el tanque de almacenamiento o
directamente a la planta de tratamiento.Dependiendo de la topografa
existente puede ser por gravedad o por bombeo y debe satisfacer las
condiciones de servicio para el da de mximo consumo.
PLANTA DE TRATAMIENTO.La planta de tratamiento es una estructura
de hormign donde se recepta el agua proveniente de la captacin y
por medio de tratamiento qumico y fsico, se procesa el agua cruda
para obtener el agua potable y poder ser utilizada por la
poblacin.La planta de tratamiento de agua potable depende de las
caractersticas del agua y la demanda del proyecto en lo referente a
su tratamiento y capacidad.
TANQUE DE ALMACENAMIENTO.Son estructuras que se construyen con
hormign armado o estructuras metlicas, sirven para almacenar el
agua tratada y es el elemento intermedio entre la fuente y la lnea
de conduccin o entre la lnea de conduccin y la red de
distribucin.Para disear el tanque de almacenamiento se considera el
consumo mximo diario.
ESTACIN DE BOMBEO.Es una estructura que sirve para impulsar el
agua cunado la obra de captacin se encuentra a elevaciones
inferiores que la planta de tratamiento, los tanque de
almacenamiento o los sitios de consumo; el diseo de la obra de
captacin depende de las caractersticas propias del proyecto y se
debe considerar una variable adicional que es el nmero de horas de
bombeo. El factor a considerar es el consumo mximo
diario.Clasificacin de las Estaciones de Bombeo.- Las estaciones de
bombeo pueden ser:a) Fijas.- Cuando la bomba se localiza en un
punto estable y no es cambiada de posicin durante su periodo de
vida til.b) Flotantes.- Cuando los elementos de bombeo se localizan
sobre una plataforma flotante. Se emplea sobre cuerpos de agua que
sufren cambios significativos de nivel.c) Mviles.- Cuando las
bombas son localizadas sobre soportes o plataformas que permiten su
cambio de posicin accionadas por elementos motrices.Diseo de las
Estaciones de Bombeo.- Los componentes principales que deben ser
diseados son: Estimacin de Caudales. Sumergencia Mnima. Potencia de
Equipo de Bombeo. Capacidad o Volumen de la Cmara de Bombeo.
LNEAS DE CONDUCCIN.Es la tubera que conduce el agua potable
desde el tanque de almacenamiento hasta la zona de distribucin y
dependiendo de las condiciones topogrficas del terreno se puede
considerar una conduccin por gravedad o por bombeo.El caudal est en
funcin del consumo mximo diario.REDES DE DISTRIBUCIN.Son las
tuberas que conducen en agua potable en las zonas pobladas y
abastecen directamente a la poblacin prevista, su diseo debe ser
considerado para la condicin ms desfavorable que se presentan en
una red, esto es el consumo mximo horario.CLASES DE TUBERAEn los
proyectos de abastecimiento de agua intervienen las tuberas como
elementos principales del sistema. Para ello la relacin del
material de la misma debe analizarse considerando diversos factores
que permiten lograr el mejor diseo.Para la utilizacin del diseo de
las tuberas se considera dos parmetros:1. En Funcin del Material de
Trabajo.2. En Funcin de las Presiones de Trabajo.En Funcin del
Material de TrabajoLas tuberas que frecuentemente se utilizan en la
construccin de un abastecimiento de agua son:a) Tubera de Hierro
Fundido (HF).b) Tubera de Hierro Fundido Dctil (HFD).c) Tubera de
Acero Galvanizado (HG).d) Tubera de Ploricloruro de Vinilo
(PVC).
El conocimiento del material implica la posibilidad de
utilizacin de acuerdo a sus propiedades tales como: fabricacin,
fragilidad, coeficiente de rugosidad, grado de deflexin, presiones
de trabajo y especificaciones tcnicas.En Funcin de las Presiones de
TrabajoUn diseo ventajoso ser aquel que logre la utilizacin
apropiada del material al mximo de sus caractersticas. Siendo la
tubera un elemento sujeto a soportar presiones internas (Presiones
hidrostticas e hidrodinmicas), se conviene conocer y clasificar las
tuberas en funcin de las presiones a las que estarn sometidas.Se
han establecido diferentes denominaciones teniendo as: la A.S.T.M y
la A.W.W.A (American Water Works Association), que han determinado
las diferencias entre las tuberas de un mismo material, en funcin
de su resistencia a los esfuerzos provocados por las presiones
internas.En el siguiente cuadro se muestran las siguientes
presiones:
CLASEPRESIN DE TRABAJO (Lb/in2)EQUIVALENCIA EN METROS DE COLUMNA
DE AGUA (METROS)
10010070
150150105
200200140
250250175
300300210
350350245
RUGOSIDAD DE LA TUBERA.
En el diseo de los dimetros a elegir es frecuente la utilizacin
de la frmula de Hazen-Williams, cuya expresin de la siguiente
manera:
Siendo:J= Prdida de Carga.= Coeficiente que depende de la
Rugosidad y del Dimetro.L= Longitud de la Tubera en metros.Q=
Caudal en Lt/sg.Los valores de C dependen de la Clase de tubera,
que se utilice teniendo as los siguientes valores:
TUBERACLASE
Tubera de Hierro FundidoC=100
Tubera de Hierro Fundido DctilC=100
Tubera de Hiero GalvanizadoC=110
Tubera de PVCC=140
Los valores de se los determinan en las siguientes
tablas:Ejemplo:14L=500metrosQ=20Lt/sg.C=140
UNIDAD # 3LNEAS DE CONDUCCION A GRAVEDADLNEAS DE CONDUCCIN:Una
lnea de conduccin de agua potable es la tubera que conduce el agua
desde la planta de tratamiento hasta el tanque de almacenamiento o
desde el tanque de almacenamiento hasta la zona de distribucin.
Para lograr un mejor funcionamiento del sistema, a lo largo de
la lnea de conduccin puede requerirse dispositivos especiales tales
como: Tranquilla rompe carga, vlvulas reductoras de presin, vlvula
de aire o ventosas, vlvula de desage o limpieza, vlvula de lnea o
de paso, reducciones, codos, tee, yee, etc.
Cada uno de estos elementos requiere de un diseo acorde a las
condiciones y caractersticas particulares de cada sistema.
De acuerdo a la ubicacin y naturaleza de la fuente de
abastecimiento, as como tambin de la topografa existente en la
zona, las lneas de conduccin pueden ser consideradas de 2
tipos:
Lneas de conduccin por Gravedad. Lneas de conduccin por
Bombeo.
Lneas De Conduccin Por Gravedad.
Partiendo de la base, que todo diseo debe estar sustentado sobre
criterios tcnicos y econmicos, una lnea de conduccin a gravedad,
debe aprovechar al mximo la energa disponible para conducir el
caudal deseado. Esta consideracin, en la mayora de los casos nos
conducir a la eleccin del dimetro mnimo, que satisfaciendo razones
tcnicas (capacidad), nos permitan tener presiones iguales o menores
a los cuales estarn sujetos las tuberas.
Para el diseo de una lnea de conduccin por gravedad, se deben
tener en cuenta los siguientes criterios:
1. Carga disponible o diferencia de elevacin.2. Capacidad para
transportar el caudal mximo.3. Clases de tubera que sean capaces de
soportar las presiones de trabajo.4. Clases de tubera en funcin del
material: hierro fundido, hierro fundido dctil, acero galvanizado,
tubera de ploricloruro de vinilo. 5. Dimetros mnimos que satisfagan
la conduccin del caudal.6. Estructuras especiales y obras
complementarias que se requieran para el buen funcionamiento
hidrulico de la red.
Carga Disponible.Generalmente la carga disponible viene
representada por la diferencia de elevacin entre la Obra de
Captacin y el Tanque de Almacenamiento.
Sin embargo en muchas ocasiones pueden presentarse puntos altos
intermedios que no permitiran satisfacer el caudal por gravedad,
razn por lo cual se debe verificar esta condicin.
En el ejemplo de la figura se tiene una carga disponible de
(325.5-290.60) = 34.90 metros de columna de agua en una longitud
horizontal de 1320 metros.
Un diseo ajustado a esta diferencia de carga lograra aprovechar
la energa disponible con una combinacin de dimetros (1 , 2), cuya
suma de perdida de carga puede ser equivalente a (34.90m),
logrndose de esta manera, el diseo ms econmico.
La existencia del punto alto E, el cual es un punto crtico en
este diseo nos obliga a verificar analticamente la condicin en ese
punto.
Caudal De Diseo.Se debe estimar el consumo medio futuro de la
poblacin a servir para el periodo de diseo seleccionado y
considerar el factor de mayoracin que corresponde al da de mximo
consumo.
Caractersticas HidrulicasAl planificar el trazado de la tubera
en una lnea de conduccin por gravedad se deben de tener en cuenta
la posicin de la misma con relacin a la lnea piezomtrica o
gradiente hidrulico.De acuerdo a la topografa existente, se
obtendrn diferentes trazados entre los cuales tenemos:
1.- Tubera por debajo de la lnea piezomtrica (Conduccin
Forzada).- En esta conduccin se deben instalar accesorios
especiales, como vlvulas de purga en los puntos bajos para realizar
las labores de limpieza peridica, y vlvulas de expulsin de aire
(ventosas) en los puntos altos.
2.- Lmina de agua coincidente con la lnea piezomtrica (Conduccin
Libre).- En este caso, se trata de una tubera que fluye a tubo
lleno o parcialmente lleno, no tiene problemas desde el punto de
vista hidrulico.
3.- Tubera por encima de la lnea piezomtrica.- En este caso se
presenta una presin negativa, con lo cual la entrada de aire a la
tubera se dificulta, la presin en dichos puntos negativos es menor
que la atmosfrica por ende no se pueden instalar ventosas.
4.- Tubera por encima del plano piezomtrico esttico.- Si la
tubera se encuentra por encima del plano piezomtrico esttico y por
debajo de ste ms la presin atmosfrica total, se constituye un sifn
y por consiguiente habr la necesidad de instalar el equipo
necesario para cebar el sifn.
5.- Tubera por encima del plano esttico de presin absoluta.- En
este caso es imposible el flujo por gravedad y se necesitar emplear
bombeo.
CLASES DE TUBERAS QUE SOPORTEN LAS PRESIONES HIDROSTTICAS.La
tubera a utilizarse debe soportar las mximas presiones que se
presenten en la lnea de conduccin, las mismas que se representan
por la carga estticas.
De acuerdo a las clases de tuberas y en funcin de las presiones
de trabajo, podemos utilizar tuberas desde la clase 100 hasta la
clase 350.
En el ejemplo la carga mxima ocurre en el punto D, cuya presin
hidrostticas ser la diferencia de nivel entre la altura de la
captacin y la altura entre el punto D (325.50-186.40 = 139.10).
Considerando que la tubera ms econmica es la de clase 100, se
busca su punto de aplicacin y se determina su distancia y su cota
correspondiente.Despus utilizamos la clase 150, determinando su
punto de aplicacin con su longitud y su cota respectiva.
Luego utilizamos la tubera clase 200 y as sucesivamente.
Clase 100=325.50-70=255.50Clase 150=325.50-105=220.50Clase
200=325.50-140=185.50
25548.5083.50117.60X1X2
X1=105.17X2=181.06
CLASES DE TUBERIAS EN FUNCIN DEL MATERIAL.Como resultado el
estudio de campo, levantamiento topogrficos y de la naturaleza del
terreno, se podr determinar la clase de tubera en funcin del
material.Tubera de Acero galvanizado100=CDimetro mnimo = 5
Para la determinacin del dimetro, habr que tomar en cuenta las
posibles soluciones bajo el punto de vista econmico.
La determinacin del dimetro ms conveniente, resultar para
aquella combinacin que aproveche al mximo el desnivel entre 2
puntos, es decir, haciendo que J=h.
La aplicacin de la ecuacin de Hansen y William J= L Q2, nos
permitir obtener una combinacin ideal de dimetros.
J = h = 1 L1 Q2 + 2(Li-L1)Q2
Siendo:1= Coeficiente correspondiente al dimetro 1.2=
Coeficiente correspondiente al dimetro 2.L1= Distancia inclinada
correspondiente al dimetro 1.Q = Caudal de diseo.h= Diferencia de
elevacin entre 2 puntos.J= Perdida de carga en metros.Li = Longitud
inclinada entre 2 puntos de anlisis.
Desarrollando la expresin anterior obtendremos una longitud L1
de un diametro1 y una longitud L2 de un dimetro 2, cuya suma de
perdida de carga sea igual a .
Ejemplo: Con una caudal de 42lt/seg, determinar la siguiente
lnea de conduccin por gravedad.
PERFIL DE UNA LNEA DE CONDUCCIN POR GRAVEDADTRAMO A E
TRAMO E-F
TRAMOPROGR.INCL.LONG.CLASEGASTOJ (m)J (m)ELEVACION PRESIN
ESTTICAPRESIN DINMICA
A-B253.18253.188"100423,1953,195325 / 2854036,805
B-C325,9872,88"100420,9194,1137325 / 3052015,8863
C-c1454,30128,328"100421,6195,7331325 / 2557064,2669
c1-c2544,13908"150421,1366,8689325 / 22010598,1311
c2-D608,2964,168"200420,8107,6786325 / 195130122,3214
D d1670,0961,88"200420,7808,4585325 / 22010596,5415
d1- d2756,6286,538"150421,0929,5505325 / 2557060,4495
d1-e806,7050,088"100420,63210,183325 / 275,2649,7439,5575
e'-E892,5985,896"100424,79714,979325 / 310150,0207
E-e1024,86132,276"100427,38722,366325 / 304,2520,75-1,6163
e"-F1353,02328,166"1004218,32740,694325 / 29035-5,6935
Estructuras Complementarias De La Lnea De Conduccin
Existen algunas estructuras especiales, que son necesarios
utilizarlos en toda lnea de conduccin y entre las principales
tenemos: Vlvulas De Aire O Ventosas.- La lnea de conduccin por
gravedad siempre tiene la tendencia de la acumulacin de aire en los
puntos altos.
Esta acumulacin de aire provoca una reduccin del rea hidrulica
para el flujo de agua y produce un aumento de las prdidas de carga
con la siguiente disminucin del caudal. A fin de evitar esto, se
deben utilizar vlvulas de aire o ventosas automticas ubicadas en
los puntos altos. Se entiende por punto alto el lugar donde se pasa
de una pendiente positiva a una negativa.
Las vlvulas de aire o ventosas son dispositivos especiales que
permiten la expulsin del aire acumulado en los puntos altos para
que circulen el caudal deseado.
Vlvula De Desage O Limpieza.- En los puntos bajos de toda lnea
de conduccin, siempre existe la tendencia de la acumulacin de
sedimento, por lo cual es conveniente instalar dispositivos que
permitan realizar peridicamente la limpieza en los tramos de
tubera. Para lograr esto, se recomienda instalar las vlvulas de
desage o limpieza.
Las vlvulas de desage o limpieza son dispositivos especiales que
se utilizan en los puntos bajos y permiten la limpieza peridica de
la lnea de conduccin.
Vlvula De Lnea.- Las vlvulas de lnea son dispositivos especiales
que se colocan en toda lnea de conduccin, con una separacin
aproximada de 2 a 3 Km. y a lo largo de toda la red.
La vlvula de lnea permite en la etapa de la construccin realizar
las pruebas hidrulicas, en los tramos de tubera y en la etapa
operativa de la conduccin, sirven para aislar tramos, realiza
nuevas instalaciones y poder efectuar cualquier separacin en la
red.
Existen otros accesorios como tranquillas rompe cargas, vlvula
reductores de presin, desarenadores, codos, Tee, Yee, anclajes,
etc.
Diseo por Deflexin de Tuberas.
En el diseo de toda lnea de conduccin ya sea por gravedad o
bombeo, debido a las condiciones topogrficas del terreno siempre
son frecuentes los cambios bruscos de direccin en sentido
horizontal y los cambios bruscos de pendientes en el sentido
vertical.En estos cambios de direccin y pendiente, se utilizan
generalmente accesorios llamados codos que tienen como medidas
estndares.
11152230458090
Pero la mayora de las ocasiones los cambios de direccin y
pendiente no coinciden con los ngulos de los codos existentes.Para
poder superar estos inconvenientes se recomienda disear por
deflexin, para lo cual se utilizan las curvas horizontales y
verticales.El objetivo del diseo por deflexin de tuberas, es
asegurar que en una lnea de conduccin se puedan eliminar los
cambios bruscos de direccin y pendiente con lo cual se evitan los
codos, se logra un mejor comportamiento hidrulico del flujo, se
elimina el anclaje de hormign que necesariamente requiere el
codo.Para el diseo por deflexin de tuberas se deben conocer: La
longitud de la tubera. El tipo de material. La deflexin mxima que
la tubera permite.
Es importante considerar que existieran casos excepcionales en
los cuales ser inevitable la utilizacin de los codos como por
ejemplo: en la salida y llegada de la tubera, en los tanques de
almacenamiento, en condiciones topogrficas extremas y en las zonas
urbanas.
Diseo por Deflexin Horizontal.
Para disear horizontalmente por deflexin, se calcula una curva
horizontal simple y se debe verificar si se cumple la mxima
deflexin en base a la longitud de la tubera y el radio de la
curva.Al comprobar la deflexin mxima slo se considera la mitad de
la misma debido al efecto de la curvatura de la misma.
Ejemplo: Con los siguientes datos:
= 262040lt= 6.00mts.D=130R= 180.00mts.= 045
Como:
.
Diseo por Deflexin Vertical.Para el diseo vertical por deflexin
de tuberas se debe calcular una curva normal y verificar si se
cumple la deflexin mxima en base a la longitud de la tubera y la
diferencia de cotas entre las abscisas correspondientes.
Diferencia entre las cotas del proyecto:
Diferencia entre ambos resultados:
0.10 6.00mts
UNIDAD #4LNEA DE CONDUCCIN POR BOMBEOEste sistema es empleado
cuando se solicita aadir energa para conseguir la carga dinmica
relacionada con el egreso del diseo y otorgar de agua potabilizada
a la comunidad fijada en los diseos, usualmente es instaurada
cuando la fuente de dotacin que se sita en una cota inferior a la
planta de tratamiento y se vuelve imprescindible el empleo del
impulso mecnico para hacer llegar el caudal necesitado. Una tubera
que va a trabajar a bombeo debe de seleccionarse y calibrase de
manera meticulosa, ya que en su interior el fluido es empujado por
una bomba de presin, y si no se calibra de manera correcta puede
explotar en un tramo cualquiera.
El diseo de este sistema se realiza bajo situaciones de origen
permanente, con la finalidad que en su perodo de diseo no aparezcan
posibles conmutaciones en las condiciones de maniobra, como seran
la diferenciacin de resolucin de la circulacin apta de las bombas o
la reforma del nivel de vlvulas en lneas de impulsin.
Lo ms perjudicial dentro del diseo de estos sistemas es cuando
se presenta una anomala transitoria denominada golpe de ariete, la
cual no es de manera permanente pero provoca ciertos daos en los
accesorios de la conduccin.
DATOS GENERALES DE DISEOLos datos generales a recabar para el
diseo de una lnea de conduccin, son, entre otros, la localizacin de
las fuentes de abastecimiento y las descargas, el clima, los medios
de comunicacin al lugar y usos del agua.
Para el diseo de una lnea de conduccin se requiere de un plano
topogrfico, mostrando plantas y elevaciones, para lo que es
necesario definir, mediante una seleccin de alternativas, la ruta
sobre la que se efectuar el trazo de la lnea, para definir cotas,
distancias y posibles afectaciones, sobre el derecho de va
propuesto, el proyectista podr ayudarse de las cartas topogrficas o
de informacin geogrfica de Google Earth.
CRITERIO DE DISEOPara lograr cubrir todas las necesidades de una
comunidad especfica se debe tener en cuenta el caudal del perfil de
impulsin, que no es ms que el mximo consumo diario establecido
dentro de la etapa de diseo, por lo que hay que considerar que no
es favorable y mucho menos prctico que hayan 24 horas seguidas de
bombeo, por lo que habr que dilatar el caudal en base a la relacin
de horas de bombeo. GASTOS DE DISEOPara obtener un gasto prudente
es conveniente que este est en concordancia con el egreso que se
recae al tanque y del expendio que procura la fuente de suministro
de agua potabilizada.
Se deben de tener en cuenta las siguientes consideraciones;
disponer del perfil y el trazo del terreno en donde se establecer
la lnea, evitar transponer terrenos particulares, precisar dejar
pasillos de servicio entre terrenos para situar el perfil de
conduccin.
Estos pasillos de servicio convendrn tener 4.00 m de ancho mnimo
por cada lado y con acceso autnomo de fundamentos e inconvenientes,
no se asentir ninguna forma de edificacin, desarrollar la senda ms
breve entre la fuente de suministro y el depsito de regulacin,
adems siendo una instalacin urbana deber disponer en zanjas, en la
conduccin, no podrn adjudicarse tomas domiciliarias, convendr de
disponer de vlvulas de aire en el lugar donde el perfil tiene la
cota superior, en los puntos bajos del perfil convendrn de
instaurarse vlvulas de desage y tener un tren de descarga que une
la fuente de abastecimiento con la lnea de conduccin.
Caractersticas HidrulicasLa caracterizacin con mayor importancia
dentro de un sistema de bombeo es formar un sistema que integre a
cada uno de los equipos que transporte al fluido entre ellos, pero
para poder obtener un adecuado sistemas se valdr de las siguientes
caractersticas; los desgastes de carga que se generan en el
sistema, la ventaja energtica del sistema, el cambio ineludible
para cimentar el sistema, los medios de subsistencia conveniente y
la subsistencia de anomalas insatisfactorias como: cavitacin y
golpe de ariete.
El dimetro de la tubera de la conduccin es una caracterstica
relevante para la cristalizacin del esquema, una conduccin con
dimetros pequeos, tendr como consecuencias: desvalorizacin inversin
para situar la conduccin y agudos consumos energticos en
bombeo.
Al ejecutar una conduccin con dimetros relativamente grandes,
poseer como resultado: elevada alteracin para situar la conduccin,
pero insignificantes gravmenes energticos por bombeo, pero se habr
de tener en cuenta el monto econmico que demandar el sistema de
bombeo, manejando alternados dimetros para la conduccin se podr
establecer el "dimetro ptimo" que conlleve al monto mnimo de
ejecucin del sistema de bombeo.
DISEO HIDRULICOPor medio del diseo hidrulico se puede determinar
los distintos dimetros y las diferentes presiones que tendrn las
lneas de conduccin.Antes de emprender el diseo hidrulico se debe
haber conjeturado la postulacin de egresos para la suministracin
del agua.Contamos con los siguientes pasos para el diseo
hidrulico:1. Establecer el tipo tubera que se utilizar para
conducir el flujo hasta el punto deseado.2. Si es inevitable se
podra redimensionar la tubera con el fin de que se logr que el
gasto previsto sea mayor que el de diseo, por lo cual se tiene que
prever el consumo supuesto y medirlo con el gasto de diseo. 3.
Contrastar o compararla celeridad de flujo con las limitaciones
permitidas, es decir, velocidad mxima y velocidad mnima, y de no
cumplirse plantear un nuevo dimetro que sean apropiados tanto para
Caudal como Velocidad.
4. Dibujo de la trazo piezomtrico y de la pendiente hidrulico
sobre el perfil del terrenoa) La resistencia de la tubera va a
depender de las mximas presiones de maniobra ya que estas deben de
ser menores, si es que se requiere soportar ms debe plantearse otra
tubera que presente mayor resistencia o colocar cajas rompedoras de
presin.b) Observar si existen formaciones de vacos y posibles
deformaciones en la tubera.c) Cuando se tiene puntos ms altos que
la del perfil se debe definir el establecimiento de vlvulas de
recepcin y eliminacin de aire. Si el terreno tiende a ser plano la
colocacin mxima de las vlvulas se debe hacer cada 1500m.d) En el
caso de posibles reparaciones es conveniente instalar desages en
lugares bajos para permitir limpieza o drenado.
Accesorios De La Conduccin.
Tuberas.Una tubera es una red de conductos cuya funcin principal
es conducir distintos tipos de fluidos, se fabrican en distintos
tipos de materiales, dimetros y espesores, los mismos que van a
estar sujetos a usos de estos.
Piezas especiales.
JuntasSon aquellas que unen tramos de tubera, las juntas deben
de ser resistentes al deterioro provocado por el tiempo, a
esfuerzos y a la alta impermeabilidad.
CarretesSon tuberas de menor longitud que se colocan en los
extremo para una unin adecuada y optima y que a su vez son
suministrados por, estos elementos son fabricados en hierro fundido
pueden ser de 25, 50 y hasta 75 centmetros de longitud.
ExtremidadesEstos elementos se colocan cerca de las descargas y
estarn sujetados a bridas, mismas que sern colocadas en los
extremos, se elaboran de 40, 50 y 75 centmetros. Cuando son tuberas
de PVC las extremidades toman el nombre de campana y espiga.
Tees.Estas pueden ser utilizadas para unir tres tuberas, las mismas
pueden ser del mismo o dos tuberas del mismo dimetro y una menor y
este caso toma el nombre de reduccin.
Cruces.Como su nombre lo indica este accesorio sirve para unir
cuatro tuberas en forma de cruz, estas uniones pueden ser del mismo
dimetro, o tambin pueden ser dos tuberas de mayor dimetro y dos de
menor.
Codos.El empleo principal de este mecanismo es el de unir dos
tuberas de igual dimetro, puede ser de manera vertical y
horizontal, se fabrican en deflexiones de 1115, 2230, 45 y 90.
Reducciones.Son utilizados para unir dos tuberas de distintos
dimetros.
Coples.Son tuberas fabricadas en PVC y fibrocemento, se usa para
ensamblar espigas entre dos instalaciones de igual dimetro, estos
tambin pueden ser de reparacin.
Tapones y tapas.Se colocan con la finalidad de evitar la salida
de los fluidos, estos deben de ir en los extremos de las tuberas.
Cuando son empleaos en tuberas de PVC se los denomina tapones,
mientras que en las tuberas de fibrocemento son denominados
tapas.Vlvulas.
Vlvula eliminadora de aire. Su funcin es desalojar el aire del
tubo que perennemente se almacena en las porciones altas sobre la
lnea de manejo mientras que esta est en maniobra.
Vlvula de ingreso y destitucin de aire. Se utiliza para evacuar
el aire que contiene la tubera al instante del llenado de la misma.
Una vez que el agua ejerce presin sobre el flotador de la vlvula,
sta se cierra y no se abre mientras exista presin en el
conducto.
Vlvula de no retorno. Permite la admisin del aire dentro del
tubo cuando se inicia la descarga de la tubera, y con ello se
evitan las presiones negativas, su funcin es evadir el transporte
del flujo en el sentido inverso al especificado en el proyecto.
Vlvula de seccionamiento. Se utiliza para vigilar el flujo
dentro del tubo, y a su vez paralizar el paso del agua o comprimir
el gasto a un valor pretendido.
Mecanismos para el control del golpe de ariete.
Vlvula aliviadora de presin.Es un mecanismo que tiene un
resorte, el mismo que va a estar graduado para abrir una salida de
evacuacin una vez que la presin sobrepasa el valor establecido; se
ubica en la tubera para reducir las sobrepresiones ocasionadas por
una anomala transitoria y se recomienda colocar este accesorio en
tuberas de menor dimetro, pero cuando se susciten presiones
negativas se tendr que instalar otro tipo de accesorio.
Vlvula anticipadora del golpe de ariete.La vlvula anticipadora
del golpe de ariete previene al equipo de bombeo de la frecuencia
de sobrepresin causada al momento en que se suspende de la bomba o
hay una falla de la energa, esta vlvula entra en marcha antes del
advenimiento de la frecuencia de sobrepresin.
Tanque unidireccional.Es un depsito que se sita habitualmente a
una altura superior a la del terreno natural y constantemente se
halla en contacto con la atmsfera en la parte superior. Su funcin
principal es aplacar las depresiones producidas por un fenmeno
transitorio, inducido por un paro inesperado de la bomba. Cuando
las cargas piezomtricas son muy altas en un fluido determinado se
lo recomienda instalar dicho tanque.
Cmara de aire.Se instalan regularmente al ras del terreno
natural. Su funcin es aplacar las sobrepresiones y depresiones
producidas por una anomala transitoria o por el golpe de ariete.
Contiene habitualmente dos tuberas, el primero es una vlvula de no
retorno para consentir el transporte del flujo exclusivamente del
tanque hacia la conduccin y la segunda tubera es un disipador de
energa.
Instalacin de un by-pass en la vlvula de no retorno. Para
adquirir una movimiento contrario controlado en la bomba e impedir
sobrepresiones que produzcan inconvenientes a las tuberas, se puede
instalar aguas abajo del equipo de bombeo un vlvula de no retorno y
un by-pass cerca de la vlvula, cuya contenido de conduccin no
admita una velocidad inaceptable en sentido contrario y que se
asevere la disminucin necesaria de las sobrepresiones, incitadas
por un freno accidental del equipo de bombeo.
Instalacin de un by-pass en la planta de bombeo.Es de gran
utilidad en las plantas de bombeo debido a que amenora las
presiones que podran ser provocadas por una parada accidental en el
equipo de bombeo. Se fabrica Se cimienta ubicando un tubo paralelo
al equipo de bombeo que se enlaza aguas abajo y aguas arriba del
equipo de bombeo. En este tubo se coloca una vlvula de no retorno
para paralizar la descarga de la bomba hacia el depsito, cuando la
maniobra de la misma es a flujo intacto.
GOLPE DE ARIETEEl golpe de ariete o conocido como golpe
transitorio es ocasionado por una singularidad que se produce
debido a la alteracin tosca en el recorrido de un fluido en el
interior de un canal sellado, lo cual induce a cambios de
vibraciones y de presiones; esto se debe a una limitacin en el
elemento, una diferenciacin tosca en la trayectoria o a la
suspensin de una vlvula.
Es decir, que el golpe de ariete se va a producir cuando hay una
diferencia entre las presiones y las sobrepresiones, las mismas que
producen la oscilacin del agua dentro de la tubera.
Cuando la instalacin de la tubera ya no es resistente y el flujo
se ha vuelto evidente, el golpe de ariete es citado como una
complicacin temporal y de sistema variable, lo cual provoca que las
causas sean superiores cuando: La amplitud del trayecto es superior
al de la tubera y esta tiende a fragmentarse. La rapidez y
velocidad del flujo tiende a ser abundante. El mdulo de
compresibilidad de la tubera es mayor.En la ingeniera es de gran
importancia poder establecer la dimensin de las sobrepresiones, ya
que una vez determinado este punto se puede disear las tuberas con
la resistencia necesaria para su uso.
Las sobrepresiones ejercidas son funciones directas de la
variacin tosca de la velocidad del fluido y de propagacin de la
onda en el mismo; segn la Teora de la Onda Elstica.
Cuando la presin de la tubera tiende a ser 60 o 100 veces ms que
la presin normal se puede producir la rotura en los accesorios
colocado en el sistema de suministro de agua.El golpe de ariete se
evita en el campo tomando las siguientes medidas:1. Restriccin de
la rapidez del flujo en las tuberas.2. Fabricacin de segmentos que
no admitan taponamiento rpido de las vlvulas, por lo cual se
necesita una suspensin lenta.3. Se debe de colocar vlvulas de
seguridad ya que sus descargas disuaden valores desmesurados de
presin. 4. Dependiendo de la sobrepresin permitida se fabrican
tubos con un incremento en su espesor.5. Siempre que la topografa
del terreno sea favorable y que las alturas geomtricas sean menores
se puede construir pozos de oscilacin que estn situados tan cerca
como sea posible a las mquinas, con el fin de absorber los golpes
de ariete, admitiendo as la fluctuacin del agua6. Se puede colocar
cmaras de aire que faciliten la reduccin de los golpes.CLCULO DEL
GOLPE DE ARIETEPara realizar el clculo respectivo del golpe de
ariete se necesita saber obtener de la celeridad, la cual no es
menos que la velocidad de la expansin de una presin pasando por
medio del agua almacenada en un conducto.Para el clculo de la
celeridad varios autores como Michaud, Vensano y Allievi expusieron
frmulas y teoras, siendo la frmula de este ltimo autor la cual
mayormente se utiliza para el clculo y es la siguiente:
En donde: K es el coeficiente en base al mdulo de elasticidad
del material de la tubera utilizada. Se calcula de la siguiente
manera:
D es el dimetro de la tubera. e es el espesor de la tubera.Se
pueden utilizar la siguiente tabla para obtener los valores de
K:
Se necesita hallar el valor del tiempo crtico que va a depender
del cierre de la tubera sea este instantneo, rpido o lento, y se
determina con la siguiente expresin:
El tiempo de parada, los cuales se obtiene mediante la siguiente
frmula:
Siendo: T el tiempo de parada dado en segundos. C coeficiente
que va a depender de la pendiente de conduccin. K valor que va a
depender de la longitud del conducto. L distancia real de la
conduccin. V velocidad del agua. G valor de la gravedad. Hm es la
altura manomtrica.
Para la longitud crtica se utilizara la siguiente frmula:
Lcrit < L la conduccin ser corta y tendr un cierre
lento.Lcrit > L la conduccin ser larga y tendr un cierre
rpido.Donde: A es el valor de la celeridad T es el tiempo de
paradaCondiciones segn los criterios de los autores Michaud y
Allievi:
Ejemplo: Se instalar una tubera de fibrocemento con una longitud
de 2000 m para abastecer desde una estacin de bombeo a un depsito
de regulacin de una comunidad. El caudal de la tubera es de 25 m3
/h que equivale a 6,94 lt/seg, y la diferencia de alturas entre el
depsito y la estacin de bombeo es de 55 m. Calcular la sobrepresin
que se producira por el fenmeno del golpe de ariete.
1.- Clculo del perodo de parada
2.- Clculo de celeridad
3.- Clculo de longitud crtica
En este caso la conduccion ser larga y tendr un cierre rpido.
4.- Clculo de la sobrepresin.
UNIDAD #5TANQUES DE ALMACENAMIENTO.Los depsitos para el
almacenamiento en los sistemas de abastecimiento de agua, tienen
como objetivos; suplir la cantidad necesaria para compensar las
mximas demandas que se presenten durante su vida til, brindar
presiones adecuadas en la red de distribucin y disponer de reserva
ante eventualidades e interrupciones en el suministro de
agua.GENERALIDADESLos tanques de almacenamiento tienen un papel muy
importante en un sistema de abastecimiento de agua potable, inciden
en el diseo de la distribucin, funcionamiento hidrulico del sistema
y en el mantenimiento de un sistema eficiente.Los tanques son
estructuras de hormign armado o de estructuras metlicas, que sirven
para el almacenamiento del agua tratada y es el elemento intermedio
entre la fuente de abastecimiento y la lnea de conduccin o entre la
lnea de conduccin y la red de distribucin.Un tanque de
almacenamiento cumple 3 propsitos fundamentales:1. Compensar las
variaciones de los consumos que se producen durante el da.2.
Mantener presiones de servicio en la red de distribucin.3.
Almacenar cierta cantidad de agua, para atender situaciones de
emergencia con los incendios e interrupciones por daos que se
presenten en las tuberas.a. CAPACIDAD DEL TANQUELa capacidad de un
tanque se determina por el volumen de regulacin, el volumen contra
incendio y el volumen de reserva.1) Volumen de Regulacin.- Este
volumen s utiliza para compensar las variaciones que se producen en
el da de mximo consumo:POBLACINVOLUMEN DE REGULACIN
1000 habitantes 5000 habitantesV. de regulacin 30% Qm
>5000 habitantesV. regulacin 25% Qm
2) Volumen contra incendio.- As mismo de acuerdo a la
poblacin.POBLACINVOLUMEN CONTRA INCENDIO
20000 habitantes
3) Volumen de ReservaPOBLACINVOLUMEN DE RESERVA
< 5000 habitantesNo se considera
> 5000 habitantes25% del volumen de regulacin
b) UBICACIN DEL TANQUE.- La ubicacin del tanque de
almacenamiento estar determinada principalmente por la necesidad y
conveniencia de presiones de trabajo dentro de los lmites de
servicio. Las presiones en una red estn limitadas o sujetas a
normas establecidas y dentro de rangos que puedan garantizar las
condiciones ms favorables.CLASES DE TANQUESLos tanques de
almacenamiento pueden ser construidos directamente sobre la
superficie del suelo o sobre una torre cuando por razones de
servicio se requiere elevarlos.1) Tanques Superficiales.- Son
tanques que se construyen sobre la superficie del suelo, son de
hormign armado o de estructuras metlicas y por lo general se los
construye en forma rectangular con varias celdas, las cuales
permite su adecuada limpieza y mantenimiento. En zona cercana a la
costa, resulta aconsejable construir los tanques de hormign para
evitar la corrosibilidad, por lo cual resultan ms econmicos a largo
plazo, que si se los construye de metalPara el diseo del tanque de
hormign armado, se debe tomar en cuenta el tipo de suelo donde se
cimentar, la capacidad de almacenamiento, la altura hidrosttica y
el costo de la obra.Para el diseo de las paredes de contencin se
pueden utilizar: diseo a gravedad, losa de contra fuerte, losa
vertical o losa con anillo, considerando en cualquier alternativa
las normas tcnicas.
Ilustracin 1 Grfica de un tanque superficial en elevacin y
planta2) Tanques elevados.- Son estructuras que se construyen sobre
una torre para satisfacer presiones de servicio y pueden ser de
hormign armado o de metal. Su diseo estructural se basa
generalmente en aspectos ornamentales.
Ilustracin 2 Grfica de un tanque elevadoTanques superficialesa)
Las tuberas de entrada y salida del tanque, se construirn con
tuberas separadas y se ubicaran en los lados opuestos, con el fin
de permitir la continua renovacin del agua.b) En caso de disearse
un solo tanque, debe proveerse un paso directo (bypass) que permita
mantener el servicio mientras se realiza mantenimiento, reparacin o
limpieza del tanque.c) Los tanques sern siempre cubiertos y
provistos de una cmara de visita con su respectiva tapa, que servir
para realizar las inspecciones peridicas.d) Las tuberas de rebose
descargarn libremente y tendrn un dimetro igual o mayor al de la
tubera de entrada.e) El dimetro de la tubera de limpieza deber
tener una capacidad para vaciar el tanque, en un tiempo no mayor a
3 horas.f) En el fondo del tanque se proveer un sumidero desde el
cual partirn las tuberas de limpieza.g) Todas las tuberas de
entrada, salida y limpieza debern estar provistas de las
respectivas vlvulas de compuerta o de paso.h) En la tubera de
entrada de ser necesario, se instalara una vlvula flotadora.i) La
altura mxima del tanque ser de 2.5 metros o hasta el nivel mximo
del agua, ms un borde libre de 0.30 metros.Tanques elevadosa) el
nivel de agua en el tanque debe ser lo suficiente para que la
presin en la red sea la indicada en los clculos.b) La tubera de
entrada y salida del tanque deben tener el mismo dimetro.c) La
tubera de rebose descargar libremente.d) En las tuberas de entrada
y salida se instalar una vlvula de compuerta.e) En el tanque se
instalarn accesorios indispensables tales como: respiraderos, bocas
de visita, escalera, indicadores de nivel, etc.ACCESORIOS DEL
TANQUE1.- Tubera de llegadaEl dimetro est definido por la lnea de
aduccin, y deber estar provisto de llave de igual dimetro antes de
la llegada al estanque y proveerse de un bypass para atender
situaciones de emergencia. Cuando se trate de estanque de dos
celdas, la bifurcacin se har manteniendo el dimetro para ambas
derivaciones y proveyendo llaves a cada una.
Ilustracin 3 Tubera de llegada al tanque de almacenamiento en
seccin y planta2. Tubera de salidaEl dimetro de la tubera de salida
ser en correspondiente al dimetro de la matriz de distribucin,
debiendo estar provisto de llave. Similarmente cuando existen dos
celdas, el dimetro de cada una de ellas sea el correspondiente a la
matriz de distribucin y se proveer de llaves antes de la unin hacia
una sola lnea de distribucin. La ubicacin de la salida respecto a
la entrada debe reducir al mnimo las posibilidades de
cortocircuito.
Ilustracin 4 Tubera de salida de tanque de almacenamiento seccin
y planta
3.- Tubera de limpiezaLa tubera de limpieza deber ser un dimetro
tal que se facilite el vaciado del estanque en un periodo no mayor
a 2 horas. La limpieza estar provista de llave y el fondo del
estanque con una pendiente no menor del 1% hacia la salida. No es
aconsejable que las tuberas de limpieza descarguen directamente en
colectores para evitar cualquier riesgo de contaminacin posible.4.-
Tubera de ReboseLa tubera de rebose se conectara con descarga libre
a la tubera de limpieza y no se proveer de llave, permitiendo la
descarga en cualquier momento. El dimetro de la tubera de rebose
estar determinado por la altura de la cmara de aire en el estanque
o permitiendo un gasto igual al gasto de llegada al estanque y
evitando presin sobre la tapa. En todo caso es aconsejable que el
dimetro de la tubera de rebose no sea menor que el de llegada.
Ilustracin 5 Tubera de limpieza y rebose del tanque de
almacenamiento5.- Tubera de VentilacinLos estanques deben proveerse
de un sistema de ventilacin, con proteccin adecuada para impedir la
penetracin de insectos y de otros animales. Para ello es
aconsejable la utilizacin de tubos en U invertida, protegidos a la
entrada con rejillas o telas metlicas y separadas del techo del
tanque a no menos de 30cm.
Ilustracin 6 Tubera de ventilacin6.- Medidor principalEs
recomendable colocar un medidor registrador a la salida del tanque,
que permita determinar los volmenes suministrados en forma diaria,
as como las variaciones de los caudales. Ello permitir durante la
fase de operacin determinar las fallas del servicio, desperdicios y
usos no controlados, pudiendo tomarse medidas correctivas para el
mejor funcionamiento del sistema.7.- Otros accesoriosTodo tanque de
almacenamiento deber estar provisto de: control de niveles,
flotantes, cmaras de visita con tapas sanitarias y escaleras de
acceso interior y exterior.
Deber preverse una altura de revancha, o altura libre por encima
del nivel mximo de aguas, no menor a 0.20m, a fin de contar con un
espacio de aire ventiladoDISEO HIDRULICOClculo de la capacidad de
un tanque
UNIDAD #6REDES DE DISTRIBUCINEs el conjunto de tuberas que
suministran agua con la capacidad de satisfacer el caudal mximo de
la hora de mximo consumo. Dependiendo de la topografa, de la
vialidad y de la ubicacin de la fuente de abastecimiento puede
determinarse el tipo de red.GENERALIDADESLa red de distribucin se
inicia en el tanque de agua y termina en la vivienda del usuario
del sistema. Consta de estaciones de bombeo, tuberas principales,
secundarias y terciarias.
Para el diseo hidrulico de una red de distribucin, el diseador
se enfrenta a una serie de retos, tales como: El tamao de la tubera
para transportar el caudal de diseo, la presin interna que debe
resistir cada tramo de tubera, los elementos que debe de llevar la
red (bombas, tanques de almacenamientos, etc.)El diseador tiene dos
alternativas para enfrentar estos retos. La primera es emprica y
consiste en construir el sistema con una serie de tuberas, segn las
mejores hiptesis de diseo y conocer el rendimiento del sistema a
medida que se avanza. Posteriormente s el sistema construido no
funciona adecuadamente, se deben de realizar ajustes sucesivos
hasta obtener una solucin satisfactoria. Un gran nmero de sistemas
de tuberas para abastecimiento de agua se han construidos de manera
similar a este modo. Por ejemplo los romanos construyeron un
asombroso sistema de suministro de agua con pocos conocimientos
formales de mecnica de fluidos. La otra alternativa utiliza los
modelos hidrulicos en vez de construir y experimentar con el
sistema de tuberas real. Este modelo puede adoptar muchas formas:
desde una versin a escala del original a un conjunto de ecuaciones
matemticas.Actualmente los sistemas de abastecimiento de agua se
modelizan antes de construirlos lo cual se ha facilitado con el
acceso a las computadoras personales de alta velocidad. Existen un
gran nmero de ventajas al modelizar un sistema tuberas para el
abastecimiento de agua potable, entre estas estn: Menor costo de
experimentar en un modelo que en un prototipo. Ahorro de tiempo, el
experimentar en un modelo se alcanzan repuestas ms rpidas que en un
prototipo. Mayor seguridad, al experimentar sobre un sistema real
puede se arriesgado o peligroso, en un modelo no se corre ningn
riegos.
RED RAMIFICADALared ramificada comienza en el punto donde la
arteria de alimentacin a la poblacin se bifurca en dos o ms
tuberas, las cuales vuelven a hacer lo mismo despus y as
sucesivamente. Tiene todos sus puntos conectados entre s de tal
manera que el agua puede llegar a un punto determinado siguiendo
varios caminos, al contrario que la red ramificada donde el agua
slo puede llegar por un camino.GENERALIDADES Son constituidas por
un ramal troncal y una serie de ramificaciones o ramales, que
pueden constituir pequeas mallas o ramales ciegos.Este tipo de red
se utiliza cuando la topografa es tal que no permite la
interconexin entre ramales y tambin se utiliza por el desarrollo
lineal de una red principal o a lo largo de una carretera.Los
caudales de consumo en cada tramo de tubera pueden determinarse
conociendo la zonificacin y asignando una dotacin para cada
tramo.Ilustracin 1 Esquema d una red de distribucin ramificada
CRITERIO DE DISEOEl objetivo de una red de distribucin
ramificada es hacer llegar el agua a cada punto de uso (domstico,
industrial, riego, incendio, etc.). En la solucin que se adopte
para una red de distribucin se han de considerar diferentes
criterios de diseo Gastos de diseo. Prdidas de carga. Presiones
disponibles.GASTOS DE DISEOPara obtener el gasto de diseo de una
red ramificada se debe considerar la dotacin a utilizar, adems de
coeficientes de punta y dotacin contra incendio, esta va a estar
dada en .PRDIDAS DE CARGASon aquellas que se producen en los tramos
de tubera debido a la friccin del fluido, clase de material,
dimetro de tubera entre otros factores, para cual se utiliza la
siguiente expresin:
PRESIONES DISPONIBLESPara el clculo respectivo de las presiones
se van a tener en cuenta la presin esttica y la presin dinmica,
donde la presin dinmica es la presin existente entre la cota del
punto de abastecimiento y la cota del punto de la red; y la presin
dinmica DISEO HIDRULICOPara realizar su clculo, conocidos los
puntos y valores de consumos entrantes y salientes al sistema,
dimetros y alturas geomtricas: 1) Desde aguas abajo hasta aguas
arriba, ecuacin de continuidad en los nodos para la obtencin de
consumos en cada punto. 2) Desde aguas arriba hacia aguas abajo,
clculo de prdidas y presin en finales de tramo
Ejemplo:Con una poblacin futura de 1800 hab y con una dotacin de
, disee una red ramificada considerando:K= 2,1C= 140Cotas A: 1038
B: 1028 C: 1026 D: 1021 E: 1012 F: 1015 G: 1017 H: 1020 J: 1012 K:
1014 L: 1019
CARRERA DE INGENIERA CIVIL
SANITARIAS IING.GUSTAVO MERO.
RED MALLADASon aquellas redes constituidas por tuberas
interconectadas formando mallas. Es el tipo de distribucin ms
conveniente ya que permite crear un circuito cerrado logrando un
servicio ms eficiente y permanente.GENERALIDADESEn las redes
malladas, (en contraposicin con las redes ramificadas con un slo
nudo de altura conocida), los caudales que circulan por las lneas
de la red no pueden ser determinados nicamente a partir de los
caudales consumidos y aportados, sino que dependen tambin de las
caractersticas hidrulicas de las lneas y de las alturas
piezomtricas en los nudos.Este tipo de red es ms conveniente y
tratar de lograr un interconexin de tuberas, por lo que en su
dimensionamiento se precisa encontrar los caudales de circulacin de
cada tramo, por lo cual resulta ventajoso hacer divisin por zonas,
tratando de unir aquellas que presentan caractersticas homogneas o
similares, tomando en cuenta la densidad actual y
futura.Configuracin De La Red De DistribucinLas redes malladas estn
compuestas por: Matriz de distribucin o punto de alimentacin.
Tuberas principales. Tuberas secundarias o de relleno.Las tuberas
principales constituirn las mallas, cuyos tramos se definirn por
los nodos o nudos que lo comprenden. Un nudo en una red mallada se
define en base a lo siguiente: Interseccin de tuberas principales.
Todo punto de alimentacin. Tramos no mayores a 500 metros.Para la
configuracin de las mallas mediante las tuberas principales se
tomar en cuenta el posible desarrollo o crecimiento de la ciudad o
zona a proyectar; as, un desarrollo hacia la periferia, motivado
por la existencia de zonas planas que propiciaran tal extensin,
induce a proyectar mallas exteriores previendo el crecimiento
urbanstico hacia tales reas. En cambio, zonas que tienen
limitaciones de expansin, ya sea por condiciones topogrficas de
difcil desarrollo; por la existencia de ros, lagos o mares, o por
disposiciones legales que no permitan el desarrollo hacia
determinadas zonas, conduce a proyectar mallas internas previendo
el desarrollo vertical y de alta densidad de sectores.
Ilustracin 3 Esquema de una red mallada en una zona urbana
Ilustracin 4 Esquema de un mallado externo
Ilustracin 5 Esquema de un mallado internoTIPOS DE REDES
MALLADASCuando por razones topogrficas las presiones de servicio en
el sistema de abastecimiento son muy altas, resulta conveniente
dividir la zona de estudio en varias redes: Red alta. Red media.
Red baja.Estas redes pueden interconectarse entre s, mediante
vlvulas reguladoras de presin, tanquillas rompe carga; o bien
separadas con un tanque de almacenamiento independiente.
Ilustracin 6 Esquema de dos redes interconectadas mediante
vlvulas reguladoras de presin.Una vez hecha la distribucin por
tramos de los caudales medios de consumo, se procede a definir la
configuracin de las redes y al estudio de los diversos casos de
anlisis, atendiendo al tipo de sistema y a su
funcionamiento.CRITERIOS DE DISEOLa red mallada debe prestar un
servicio eficiente y continuo; por lo cual, su diseo debe atender
las condiciones ms desfavorables, esto es, el consumo mximo horario
(CMH).Adicionalmente es necesario considerar el funcionamiento
hidrulico de la red ante eventualidades como la ocurrencia de
incendios, los cuales demandan grandes cantidades de agua.Para lo
cual se utiliza la siguiente expresin:
Ejemplo:Teniendo un consumo mximo horario de 5,94 lt/seg y una
poblacin futura de 1800 habitantes, determinar el caudal de
entrada.
DISEO DE UNA RED MALLADA CON UN CIRCUITOPara el dimensionamiento
de una red mallada se tratan de encontrar los caudales de
circulacin para cada tramo, siendo los gastos empleados para esta
determinacin: Mtodo de las reas. Mtodo de retraccin media. Mtodo de
clculo.Mtodo De Las reasSe trata de determinar el caudal o consumo
medio para toda la zona a proyectar y las reas de influencia de
cada nudo, a fin de definir un caudal unitario. Este caudal
unitario se calcula teniendo el caudal mximo horario y el rea total
de la zona a proyectar.
Se enumeran los nudos que configuran la malla y se determinan
las reas de influencia de cada uno de los nudos, trazando las
mediatrices de los tramos, formndose de esta manera una figura
geomtrica (cuadrados) alrededor del nudo y se multiplican por la
demanda unitaria as para obtener el caudal en el nudo.
En virtud que la red mallada est constituida por un circuito
cerrado de tubera, el flujo de agua que circula por ella estar
controlado por dos condiciones: El caudal total que llega a un nudo
es igual al que sale. La prdida de carga entre dos puntos a lo
largo de cualquier ruta es siempre la misma.
Ilustracin 7 Esquema del mtodo de reas
Mtodo De Retraccin MediaEste mtodo asigna la reparticin del
gasto por mitad a ambos extremos de cada tramo, obteniendo as los
gastos en los nudos.
Mtodo De ClculoExisten algunos mtodos para resolver los
problemas de las redes malladas, siendo el ms utilizado el mtodo de
HARDY CROSS, el cual supone que cada tramo de tubera satisface la
ecuacin de continuidad en cada nudo.El mtodo de HARDY CROSS, es un
sistema de aproximaciones sucesivas, por medio del cual sistemticas
correcciones se aplican a los caudales originalmente asumidos,
hasta que la red quede balanceada.Para aplicar el mtodo de CROSS se
utiliza la frmula:
Siendo: H la prdida de carga considerada en metros. r
considerada como la constante de la clase de tubera y dimetro. Q es
el caudal circulante en lts/seg.Para el anlisis del mtodo de HARDY
CROSS, consideremos el caso ms sencillo de una red constituida por
una sola malla o circuito.
Como los caudales Q1 y Q2 son asumidos, existir posibilidad de
error por lo tanto debern ser verificados mediante la expresin de
prdida de carga, y comprobar el cumplimiento de las condiciones que
deben de satisfacer a toda la red mallada; es decir, en cada nudo y
prdida de carga idnticas entre dos puntos cualquiera.Usaremos la
convencin de signos positivo (+) para las prdidas resultante de los
Q que circulan en el sentido horario y de signo negativo (-) en
caso contrario.
Si Q1 y Q2 han asumido, de una manera que el sistema este
balanceado se obtendr que con lo cual el problema estuviera
resuelto.Si por lo contrario , los valores para Q1 y Q2 son
incorrectos y tendremos que realizar las correcciones necesarias.
Consideremos la magnitud de error como (q), este valor ser positivo
(+) en exceso en un sentido de circulacin y negativo (-) en el otro
sentido.
Generalizando la frmula se entiende para una red:
Siendo: q el factor de correccin. sumatoria de prdidas. r es un
valor que depende del tipo de tubera, dimetro y longitud del tramo.
Q es el caudal en lt/seg.Ejemplo:
Clculo de reas
Clculo de caudales de concentracin
Siendo: el caudal de entrada, 38lt/seg. rea total, 12,5 ha.
Clculo de caudales de circulacin
NDICEUNIDAD #11SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA
POTABLE.1NOCIONES GENERALES:1PERODO DE DISEO3ANLISIS
POBLACIONAL.4CRITERIOS BSICOS PARA EL DISEO DE ABASTECIMIENTO DE
AGUA POTABLE.10CIFRAS DE CONSUMO DE AGUA10CONSUMO O DEMANDA POR
INCENDIO.11VARIACIONES PERIDICAS DE LOS CONSUMOS.12UNIDAD
#214COMPONENTES DE UN SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA14FUENTE DE
ABASTECIMIENTO17TIPOS DE FUENTE DE ABASTECIMIENTO.17OBRAS DE
CAPTACIN18DISEO DE OBRAS DE CAPTACIN DE AGUAS SUPERFICIALES19TIPOS
DE ESTRUCTURAS FILTRANTES.20LNEAS DE ADUCCIN.21PLANTA DE
TRATAMIENTO.21TANQUE DE ALMACENAMIENTO.21ESTACIN DE BOMBEO.21LNEAS
DE CONDUCCIN.22REDES DE DISTRIBUCIN.22CLASES DE TUBERA22EN FUNCIN
DEL MATERIAL DE TRABAJO22EN FUNCIN DE LAS PRESIONES DE
TRABAJO23RUGOSIDAD DE LA TUBERA.23UNIDAD # 325LNEAS DE CONDUCCION A
GRAVEDAD25LNEAS DE CONDUCCIN:25LNEAS DE CONDUCCIN POR
GRAVEDAD.25CARGA DISPONIBLE.26CAUDAL DE DISEO.26CARACTERSTICAS
HIDRULICAS26CLASES DE TUBERAS QUE SOPORTEN LAS PRESIONES
HIDROSTTICAS.29CLASES DE TUBERIAS EN FUNCIN DEL MATERIAL.30PERFIL
DE UNA LNEA DE CONDUCCIN POR GRAVEDAD31ESTRUCTURAS COMPLEMENTARIAS
DE LA LNEA DE CONDUCCIN33DISEO POR DEFLEXIN DE TUBERAS.34DISEO POR
DEFLEXIN HORIZONTAL.34DISEO POR DEFLEXIN VERTICAL.36UNIDAD #438LNEA
DE CONDUCCIN POR BOMBEO38DATOS GENERALES DE DISEO38CRITERIO DE
DISEO38GASTOS DE DISEO39CARACTERSTICAS HIDRULICAS39DISEO
HIDRULICO40ACCESORIOS DE LA CONDUCCIN.42TUBERAS.42PIEZAS
ESPECIALES.42JUNTAS42CARRETES42EXTREMIDADES42TEES.42CRUCES.42CODOS.42REDUCCIONES.43COPLES.43TAPONES
Y TAPAS.43VLVULAS.43VLVULA ELIMINADORA DE AIRE.43VLVULA DE INGRESO
Y DESTITUCIN DE AIRE.43VLVULA DE NO RETORNO.43VLVULA DE
SECCIONAMIENTO.43MECANISMOS PARA EL CONTROL DEL GOLPE DE
ARIETE.43VLVULA ALIVIADORA DE PRESIN.43VLVULA ANTICIPADORA DEL
GOLPE DE ARIETE.44CMARA DE AIRE.44INSTALACIN DE UN BY-PASS EN LA
VLVULA DE NO RETORNO.44INSTALACIN DE UN BY-PASS EN LA PLANTA DE
BOMBEO.44GOLPE DE ARIETE45CLCULO DEL GOLPE DE ARIETE46UNIDAD
#552TANQUES DE ALMACENAMIENTO.52GENERALIDADES52A.CAPACIDAD DEL
TANQUE521)VOLUMEN DE REGULACIN.522)VOLUMEN CONTRA
INCENDIO.523)VOLUMEN DE RESERVA53UBICACIN DEL TANQUE53CLASES DE
TANQUES53TANQUES SUPERFICIALES55TANQUES ELEVADOS55ACCESORIOS DEL
TANQUE551.- TUBERA DE LLEGADA552. TUBERA DE SALIDA563.- TUBERA DE
LIMPIEZA574.- TUBERA DE REBOSE575.- TUBERA DE VENTILACIN576.-
MEDIDOR PRINCIPAL587.- OTROS ACCESORIOS58DISEO HIDRULICO58UNIDAD
#661REDES DE DISTRIBUCIN61GENERALIDADES61RED
RAMIFICADA62GENERALIDADES62CRITERIO DE DISEO63GASTOS DE
DISEO63PRDIDAS DE CARGA63PRESIONES DISPONIBLES63DISEO
HIDRULICO63RED MALLADA66GENERALIDADES66TIPOS DE REDES
MALLADAS68CRITERIOS DE DISEO69DISEO DE UNA RED MALLADA CON UN
CIRCUITO69