1.3.- DISEÑO DE LÍNEAS Y REDES HIDRÁULICAS Para el diseño hidráulico de una red de distribución, el diseñador se enfrenta a una serie de retos, tales como: El tamaño de la tubería para transportar el caudal de diseño, la presión interna que debe resistir cada tramo de tubería, los elementos que debe de llevar la red (bombas, tanques de almacenamientos, etc.
1.3.1 Edificios Las instalaciones hidráulicas y sanitarias en casas-habitación y edificios se pueden identificar también con los trabajos que se conocen, en forma popular, como de “plomería” y se define como “El arte de las instalaciones en edificios, las tuberías, accesorios, y otros aparatos para llevar el suministro de agua y para retirar las aguas con desperdicios y los desechos que lleva el agua”. A partir de esta definición, se establecerá lo que es un sistema de plomería y se dice que un sistema de plomería incluye: los tubos de distribución del suministro de agua, los accesorios y trampas de los accesorios, el sello los desperdicios y tubos de ventilación, el drenaje de un edificio o casa, el drenaje para aguas de lluvia; todo esto con sus dispositivos y conexiones dentro de la casa o edifico y con el exterior.
La instalación hidráulica es un conjunto de tuberías y conexiones de diferentes diámetros y diferentes materiales; para alimentar y distribuir agua dentro de la construcción, esta instalación surtirá de agua a todos los puntos y lugares de la obra arquitectónica que lo requiera, de manera que este líquido llegue en cantidad y presión adecuada a todas las zonas húmedas de esta estalación también constará de muebles y equipos.
SISTEMAS DE ABASTO DE EDIFICIOS Los sistemas que se utilizan para abastecer a un edificio se pueden clasificar de la siguiente forma: Sistemas de abastecimiento directo Sistemas de abastecimiento por gravedad Sistemas de abastecimiento combinado Sistemas de abastecimiento por presión
1.3.2 comunidad urbana
El propósito de realizar las tareas de planificación del sistema de abastecimiento es llevar a cabo un plan maestro para corregir las deficiencias del sistema y prever el desarrollo futuro. Normalmente las mejoras del sistema están priorizadas y se desarrolla un programa económico o un calendario para acometer las mejoras basado en los fondos disponibles. A medida que los proyectos abandonan la etapa de planificación avanzada, comienza el proceso de diseño preliminar. Durante este último se tiene en cuenta las consideraciones de trazado de las tuberías, conflicto de subsuelo y derecho de paso. Trazado de tuberías: Para el trazado de las tuberías, las consideraciones importantes comprenden el derecho de paso, constructibilidad, acceso para mantenimiento futuro y separación de otras instalaciones. El Subsuelo: Un elemento importante del desarrollo del trazado de las tuberías es la evaluación de conflictos del subsuelo. Para evaluarlo es preciso que el diseñador identifique el tipo, tamaño y situación precisa de todas las demás instalaciones subterráneas a lo largo de la alineación de la tubería propuesta. Sistemas que pueden estar instalados, tales como: electricidad, sanitario, teléfono, gas, drenaje pluvial, etc. Derecho de Paso: La selección final del trazado de la tubería y el inicio de su construcción sólo se realiza hasta después de que se han adquirido los derechos de
paso correspondiente. Las líneas de agua y alcantarillado sanitario están situadas normalmente en las calles y avenidas de uso público. Ocasionalmente, es necesario obtener derechos de paso para el cruce de tuberías por terrenos privados. Sí este es el caso, es muy importante evaluar la magnitud de las instalaciones temporales que se mantendrán durante la construcción, así también las instalaciones permanentes que son útiles para el acceso futuro.
Diseño de la red En el diseño de la red de distribución de agua potable de una ciudad, se debe considerar los siguientes aspectos fundamentales:
El diseño se hará para las condiciones más desfavorables en la red, con el fin de asegurar su correcto funcionamiento para el período de diseño. Debe servir el mayor porcentaje de la población dentro de las viviendas, en forma continua, de calidad aceptable y cantidad suficiente. La distribución de los gastos debe hacerse mediante hipótesis que esté acorde con el consumo real de la localidad durante el período de diseño. Las redes de distribución deben dotarse de los accesorios y obras de arte necesarias, con el fin de asegurar el correcto funcionamiento, dentro de las normas establecidas y para facilitar su mantenimiento. El sistema principal de distribución de agua puede ser de red abierta, de malla cerrada o una combinación de ambas y se distribuirán las tuberías en la planimetría de la localidad, tratando de abarcar el mayor número de viviendas mediante conexiones domiciliares.
1.3.3 comunidad rural
Para el diseño de redes de distribución se deben considerar los siguientes criterios: La red de distribución se deberá diseñar para el caudal máximo horario. Identificar las zonas a servir y de expansión de la población. Realizar el levantamiento topográfico incluyendo detalles sobre la ubicación de construcciones domiciliarias, públicas, comerciales e industriales; así también anchos de vías, áreas de equipamiento y áreas de inestabilidad geológica y otros peligros potenciales. Considerar el tipo de terreno y las características de la capa de rodadura en calles y en vías de acceso. Para el análisis hidráulico del sistema de distribución se podrá utilizar el método de Hardy Cross, seccionamiento o cualquier otro método racional. Para el cálculo hidráulico de las tuberías se utilizará fórmulas racionales. En el caso de aplicarse la fórmula de Hazen William se utilizarán los coeficientes de fricción establecidos a continuación: Fierro galvanizado
100
PVC
140
El diámetro por utilizarse será aquel que asegure el caudal y presión adecuada en cualquier punto de la red. Los diámetros nominales mínimos serán: 25mm en redes principales, 20mm en ramales y 15mm en conexiones domiciliarias. En todos los casos las tuberías de agua potable deben ir por encima del alcantarillado de aguas negras a una distancia de 1,00 m horizontalmente y 0,30 m verticalmente. No se permite por ningún motivo el contacto de las tuberías de agua potable con líneas de gas, poliductos, teléfonos, cables u otras. En cuanto a la presión del agua, debe ser suficiente para que el agua pueda llegar a todas las instalaciones de las viviendas más alejadas del sistema. La presión máxima será aquella que no origine consumos excesivos por parte de los usuarios y no produzca daños a los componentes del sistema, por lo que la presión dinámica en cualquier punto de la red no será menor de 5m y la presión estática no será mayor de 50m.
1.3.4 procesos industriales
La distribución de una red hidráulica está dada por la conexión entre sus componentes, los cuales transportan una determinada cantidad de fluido y en donde las presiones nodales están sujetas a cumplir con un valor mínimo establecido en las normas locales. Una red hidráulica puede estar compuesta por una gran variedad de elementos como: tuberías, bombas, válvulas, tanques, codos, etcétera, y cada uno de ellos son los que defienden sus características y funcionamiento" longitud, diámetro y coeficiente de rugosidad. Cualquier red hidráulica debe encontrarse en equilibrio" es decir, cumpliendo con dos leyes: la ley de conservación de la masa y la ley de conservación de la energía. Las ecuaciones correspondientes a estas leyes son las que gobiernan el funcionamiento de la red hidráulica en estado estacionario.
Las variables de decisión del sistema son: Ubicación espacial de los nodos de la red tipo de nodo suministro, (consumo, mixto)
destino de servicio de la red tipo de fluido: aceite, agua, petróleo, etc. tipo de red industrial, urbana, etc. presión mínima adecuada en cada nodo demanda necesaria en cada nodo menor y mayor perímetro permisible en los circuitos de la red cerrada obtención uniforme de los circuitos de la red cerrada según perímetros
1.3.5 Agrícolas DISEÑO DE REDES DE RIEGO de las tomas y cuantificación de los caudales de diseño por línea, como base para el dimensionamiento y análisis de las redes colectivas de riego a la demanda. DETERMINACIÓN DE LA DOTACIÓN DE LAS TOMAS La determinación de la dotación de las tomas implica una serie de consideraciones e hipótesis, apareciendo ciertas discrepancias en la bibliografía (Bonnal 1983, Clement y Galand 1986, Granados 1990, Arviza 1993, Monserrat et al. 1997). Aquí se intenta clarificar la repercusión final de las distintas hipótesis consideradas, y proponer la que entendemos es la mejor solución.
El primer paso en todos los casos es calcular el caudal ficticio continuo (q) de la alternativa de cultivos adoptada para la zona regable. Éste es el caudal que habría que derivar de forma continua y permanente para satisfacer las necesidades brutas de la alternativa de cultivos (ya sean máximas o con un cierto déficit hídrico justificado económicamente) durante el periodo punta. Su cálculo se realizará, pues, como: q= Nr ⋅
10.0 00 = 0.116 ⋅ Nr
(1)
(2 ⋅3.6 4 00 )
donde: q = caudal ficticio continuo (1 s -1 ha-1); Nr = necesidades brutas de riego de la alternativa de cultivo en periodo punta (1 m-2 día-1); 10000(m2/ha); 24 (h/día) y 3600 (s/h). En realidad, las instalaciones de riego colectivo sólo van a estar funcionando un cierto número de horas al día (normalmente 16 a 18 h), que es lo que se denomina jornada efectiva de riego (JER). Llamamos rendimiento de la red a r= JER/24. El caudal ficticio continuo que consideraremos en adelante será pues qr = q/r Además de esto, debe tenerse en cuenta los días libres de riego (dl) durante el intervalo entre riegos (Ir ). Éstos no suelen ser más de uno de cada siete ya que, además de lo que supone de encarecimiento de la instalación, fuera del periodo punta sobrarían días en los que no es necesario regar al ser menores las necesidades hídricas de los cultivos.
