Diagrama de Masa

UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZÁN “

Facultad de Ingeniería Civil y Arquitectura E.A.P. de Ingeniería Civil

TEMA

DIAGRAMA DE MASA DE CONSUMO MÁXIMO HORARIO DE UNA LOCALIDAD :

MATERIA : ABASTECIMIENTO

DOCENTE : Ing.

DE AGUA Y ALCANTARILLADO

Civil PERCY VILLANUEVA VARA

AL UMNO : SOTO

TORIBIO, Brus Oliver

UNHEVAL, 2016

”

“Año de la consolidación del Mar de Grau”

UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZÁN E.A.P. INGENIERÍA CIVIL

MARCO TEÓRICO Para diseñar un sistema de abastecimiento de agua potable de la localidad, necesitamos de varios factores como población futura, el consumo promedio anual, consumo máximo diario, consumo máximo horario, línea de conducción, reservorio y la red de distribución; los diámetros de las tuberías, las pérdidas en los tramos. La importancia en esta determinación radica en poder asegurar a la población el suministro eficiente y continuo de agua en cantidad y presión adecuada durante todo el periodo de diseño. Las cantidades de agua estarán definidas por los consumos estimados en base a las dotaciones de agua. Para ahondar más en el tema del presente trabajo definimos los conceptos más cercanos:

DOTACIÓN La dotación es la cantidad de agua que requiere cada persona de la población, expresada en l/hab/día. Conocida la dotación, es necesario estimar el consumo promedio diario anual, el consumo máximo diario, y el consumo máximo horario. El consumo promedio diario anual, servirá para el cálculo del consumo máximo diario y horario.

El valor del consumo máximo diario es utilizado para el cálculo hidráulico de la línea de impulsión (línea de conducción) mientras que el consumo máximo horario, es utilizado para el cálculo hidráulico de la línea de aducción, red de distribución, gastos contra incendio y redes de alcantarillado.

DOTACION DE AGUA La dotación media diaria por habitante es la media de los consumos registrados durante un año. Para el caso de ampliación, incorporación o cambio de los componentes de un sistema, la dotación media diaria deberá ser fijada en base al análisis y resultados de los datos de producción y consumo del sistema. Dicho análisis debe considerar los efectos de consumo restringido cuando la disponibilidad de agua no llegue a cubrir las demandas de la población. El RNE indica si no existieran estudios de consumo y no se justificara su ejecución, se considerara en sistemas con conexiones domiciliarias una dotación siguiente:  

Clima frío 180 l/hab/d Clima Templado y Cálido 220 l/hab/d ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO 2



En programas de vivienda con lotes de área menor o igual a 90 m2, las dotaciones serán:  

Clima frío 120 l/hab/d Clima Templado y Cálido 150 l/hab/d

Para sistemas de abastecimiento indirecto por surtidores para camión, o piletas públicas se considera las siguientes dotaciones:  

Clima frío 30 l/hab/d Clima Templado y Cálido 50 l/hab/d

Para habilitaciones industriales se justificara el estudio de acuerdo a los procesos existentes, y en habilitaciones comerciales se aplicara la norma IS.010 Instalaciones sanitarias para edificaciones.

VARIACIONES DE CONSUMO El RNE, recomienda que los valores de las variaciones de consumo referidos al promedio diario anual deban ser fijados en base a un análisis de información estadística comprobada. Si no existieran los datos, se puede tomar en cuenta lo siguiente:  

Máximo anual de la demanda Diaria 1.3 Máximo anual de la demanda horaria 1.8 a 2.5

En general la finalidad de un sistema de abastecimiento de agua es la de suministrar agua a una comunidad en forma continua y con presión suficiente a fin de satisfacer razones sanitarias, sociales, económicas y de confort, propiciando así su desarrollo. Para lograr tales objetivos, es necesario que cada una de las partes que constituyen el sistema esté satisfactoriamente diseñada y funcionalmente adaptada al conjunto. Esto implica el conocimiento cabal del funcionamiento del sistema de acuerdo a las variaciones en los consumos de agua que ocurrirán para diferentes momentos durante el período de diseño previsto. Los consumos de agua de una localidad muestran variaciones estaciónales, mensuales, diarias y horarias. Estas pueden expresarse en función (%) del Consumo Medio (Q m).

CONSUMO PROMEDIO DIARIO ANUAL

Ello nos permite definir el Consumo promedio diario como el promedio de los consumos diarios durante un año de registros expresado en [l/s]. Así mismo, se define también el Consumo Máximo Horario, como la hora de máximo consumo del día de máximo consumo. ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO 3



El consumo promedio diario, se define como el resultado de una estimación del consumo per cápita para una población futura expresado en litros por segundo (Lt/seg), el cual se determina con la siguiente relación.  =

 ∗  

Dónde:   

Qpd = Consumo promedio diario Pf = Población futura Dot = dotación

VARIACIONES DIARIAS

Varía durante el año, en función de las condiciones climatológicas y los hábitos de la población, es así en los días de una semana se dan consumos máximos y mínimos. 

EL Consumo Máximo Diario (Qmd)

Es el día de máximo consumo de una serie de registros observados durante los días del año Según el RNE el máximo anual de la demanda diaria K1 es igual a 1.3  =  ∗ 

VARIACIONES HORARIAS

Durante un día cualquiera, los consumos de agua de una comunidad presentarán variaciones hora a hora dependiendo de los hábitos y actividades de la población. Teniéndose horas de máximo y mínimo consumo según el clima de la población. 

El consumo máximo horario

Se define como la hora de máximo consumo las 24 horas del día. Según el RNE el máximo anual de la demanda horaria comprende valores entre 1.8 – 2.5 Al respecto podemos indicar que en poblaciones donde el proyectista vea un franco crecimiento poblacional se asumirá el valor máximo y en poblaciones mayores donde se aprecie satura miento se asumirá el mínimo valor u otro según su análisis.  =  ∗  ∗ 

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO 4



En el siguiente cuadro se muestra la curva de variaciones de consumo para la localidad “Huancarama”, ubicada en la región Apurímac de la Provincia de

Andahuaylas, con 2 picos bien definidos al comienzo de las actividades del mediodía y en horas de la tarde baja. CURVA DE VARIACIÓN HORARIA LOCALIDAD HUANCARAMA 140 130 G120 E S / S 110 O R T I L 100 N E O 90 I D E M 80 L A D U 70 A C

60 50 40 0

2

4

6

8

10 12 14 VARIACIÓN HORARIA

16

18

20

22

24

CAPACIDAD DEL SISTEMA DE ALMACENAMIENTO La capacidad del estanque, o del conjunto de tanques para el caso de grandes sistemas, será igual al volumen que resulte de las siguientes consideraciones:   

Volumen de regulación. Volumen de lucha contra incendios Volumen de reserva

Volumen total Se determina mediante la siguiente ecuación Vt=  + S + VI




Volumen de regulación (VR) El sistema de almacenamiento previsto como regulación está destinado a proveer:  

Suministro de agua en las horas de demanda máxima. Presiones adecuadas en la red de distribución

Según el RNE será calculado con el diagrama de masa correspondiente a las variaciones horarias de la demanda, y cuando no haya disponibilidad de información el volumen de regulación se debe considerar como mínimo el 25% del promedio anual de la demanda siempre que el suministro sea calculado para las 24 horas de funcionamiento y en otros casos se determinara de acuerdo al horario de suministro, en caso de bombeo al número y duración de los periodos de bombeo así como los horarios en los que se hallan previstos dichos bombeos. Generalmente el diseño ya sea en forma analítica o en forma gráfica se hace por periodos de 24 horas (1 día), el consumo de agua de las poblaciones se puede expresar como porcentajes horarios del caudal máximo diario (Qmd).




A continuación, se muestra un análisis de diagrama de masa correspondiente a una localidad. Efectuamos las estimaciones de demanda por variaciones de consumo diarias en función a los datos suministrados del diario promedio horario y del diario máximo horario en Lt/seg., a fin de determinar los valores de K2. Para determinar el caudal medio en Lt/seg. Durante el año 2015, se procederá a des arrollar el cuadro que contiene las variaciones horarias del consumo promedio durante el año, que representa en forma analítica a la curva masa (Producción y Demanda vs Tiempo), teniendo como base que s e consume 840 Lt/seg. y que la producción es de 1600Lt/seg. con el cual se dis eñó el reservorio.

Caudal ofertado por el sis tema (Lt/seg.): Factor de súperavti o déficit:

HORAS

GASTO CUADRO 02.PROM. GA ST O @ 2 horas PR OM @ 2 HR . % del Qprom. (Lt./seg.)

1600

(Lts ./s.)

LOCALIDAD ß(Cons umo del día promedio año 2014 ) V OLU M . ( 2 0 14 ) V OLU M EN

C U M .C ON SU M O

(Lts .)

54%

453.60

3,447,360

2

60%

504.00

4

85%

714.00

8

10

840.00

90.48%

0

6

Caudal de demanda Zona A - 2015 (Lt/seg.):

1.90476

PR OD U C C . ( 2 0 14 )

V OLU M . D E

PR OD U C C .

A C U M .2 4 Hr .

C ON S.R ESER V .

A C . R EA L

V OLU M . C ON S. R ESER V .R EA L

10 0 % D p r o m.

10 0 % D p r o m.

9 0 .4 8 %

9 0 .4 8 %

(Lts.)

(Lts .)

(Lts .)

(Lts .)

(Lts.)

0

0

0

0

3,447,360

5,775,840

2,328,480

7,200,000

633,600

4,384,800

7,832,160

11,551,680

3,719,520

14,400,000

-518,400

5,473,440

13,305,600

17,327,520

4,021,920

21,600,000

-3,744,000

96%

806.40

5,927,040

19,232,640

23,103,360

3,870,720

28,800,000

-7,833,600

100%

840.00

5,987,520

25,220,160

28,879,200

3,659,040

36,000,000

-12,038,400I

98%

823.20

7,499,520

32,719,680

34,655,040

1,935,360

43,200,000

-19,123,200

12

150%

1,260.00

7,650,720

40,370,400

40,430,880

60,480

50,400,000

-26,496,000

14

103%

865.20

6,138,720

46,509,120

46,206,720

-302,400

57,600,000

-30,988,800

16

100%

840.00

5,987,520

52,496,640

51,982,560

-514,080

64,800,000

-35,193,600

98%

823.20

6,350,400

58,847,040

57,758,400

-1,088,640

72,000,000

-40,089,600

112%

940.80

6,108,480

64,955,520

63,534,240

-1,421,280

79,200,000

-44,524,800

22

90%

756.00

4,354,560

69,310,080

69,310,080

0

86,400,000

-45,619,200

24

54%

453.60

69,310,080

69,310,080

18 20

POR DÍA

9,626.40 (Lts ./s.)

69,310,080

69,310.08

Res. (Q=60.94 l/s)

(Lts .)

(M3)

Q actual-zona A

802.20

k2prom.09:

1.57

86,400,000

5,443,200

R e s e r v ( 14 5 l / s . ) =

Qp. 2007 (Zona A) (*)Dato

46,252,800 46,253

VALOR SIN APLICACIÓN DEL FACTOR DE MAYORACION K1 =1.3 5,443.2 M3 46,252.8 Para determinar los parámetros máximos de las variaciones máximas de consumo, se desarrollará el cuadro que contiene los datos en el consumo promedio de la localidad ß, se procederá a desarrollar el cuadro que contiene las variaciones horarias del consumodel día máximo del día de m áximo cons umo durante el año 2015, que representa en forma analítica a la curva mas a (Producción y demanda vs Tiempo).



UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZÁN E.A.P. INGENIERÍA CIVIL 100000000 90000000 80000000 70000000 60000000 50000000 40000000 30000000 20000000 10000000 0 0

2

4

6 8 10 12 14 16 18 PRODUCC. AC.REAL 90.48% (Lts.) PRODUCC.(2014) ACUM.24Hr. 100 % Dprom. (Lts.) PRODUCC. AC.REAL 90.48% (Lts.) PRODUCC.(2014) ACUM.24Hr. 100%Dprom. (Lts.) VOLUM. ACUMUL. (Lts.)

20

22

Variaciones Horarias del día de máximo consumo 1400.00 Q máx= 62 l/s

1200.00 1000.00

Q m= 873.85 l/s --- Consumo medio del día de máximo consumo

800.00 600.00 400.00 200.00 0.00 0

5

10

15

20

25

30


Diagrama de Masa

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