Tramo Est. Bombeo – A: línea de impulsión aplicando D ECONOMICO = 0.96 x1/4 Q0.45 -
Si se bombea desde dos estaciones de bombeo hacia un reservorio en simultáneo:
Altura dinámica en E.B., será: H.D.T.EB = C.P. A + hf +
25
V
2
2 g
- N.D.1
Tramo A R: Línea de impulsión D A-R C
POR HAZEN
L
WILLIAMS
hf A-R C.P. A =
C R + hf A-R
Q Por los tramos E.B. 1 – A
E.B.2- A se calcula como línea de impulsión.
En el bombeo fuese alternado sería un problema simple. Si se bombea desde dos estaciones de bombeo hacia dos reservorios en simultáneo.
Conducción de agua
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Tramo B – R1
: Línea de impulsión
Tramo B – R2
: Línea de conducción, por lo general resultan 02 tuberías en Serie.
Tramo E.B.1 – A
: Línea de impulsión
Tramo E.B.2 - A
: Línea de impulsión
Si los caudales de los pozos son diferentes y el bombeo es alternado.
Calcula D A-R con 25 l7s y luego se analiza con 20 l/s
Conducción de agua
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Referencias Bibliográficas GUÍA DE DISEÑO PARA LÍNEAS DE CONDUCCIÓN E IMPULSIÓN DE SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA RURAL. OPS/CEPIS/04.105. UNATSABAR Ing. Salvador Tixe, para la Unidad de Apoyo Técnico en Saneamiento Básico Rural del CEPIS. 2004. Lima Agua Potable para poblaciones Rurales. Roger Agüero Pittman. SER. 1997. Lima. Abastecimiento de Agua Potable y Alcantarillado. Dr. Prospero Jesús Moya Sáciga.
Revisión Conduccion.doc Diciembre 2014.
Conducción de agua
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ALMACENAMIENTO DE AGUA 1.- Almacenamiento de agua potable. 2.- Partes. 3.- Tipos de reservorios. 4.- Ubicación de reservorios. 5.- Cálculo del volumen de almacenamiento. 6.- Criterios de diseño.
1
1.
ALMACENAMIENTO DE AGUA 1.1.- Definición.- Un tanque de compensación tiene la función de almacenar agua y compensar las variaciones entre el caudal de entrada y el consumo a lo largo día. (2) Es un depósito que sirve para almacenar y controlar el agua que se distribuye a la población, además de garantizar su disponibilidad continua en el mayor tiempo posible. El consumo de agua de la población no es constante sino que, por el contrario, varía según la hora del día, y dado que el suministro es un caudal teórico (caudal máximo diario), es necesaria la construcción de un tanque regulador que amortigüe las demandas horarias.
1.2.- Función.- La función básica del tanque es almacenar agua en los periodos en los cuales la demanda es menor que la oferta, de tal manera que en los periodos en los la demanda sea mayor que el suministro se complete el déficit con el agua almacenada inicialmente. La finalidad es la de suministrar agua para consumo humano a las redes de distribución, con las presiones de servicio adecuadas y en cantidad necesarias que permita compensar las variaciones de la demanda. (1).
2.
PARTES DE UN RESERVORIO Dependiendo del tipo de reservorio, estos suelen tener las siguientes partes: Castillo o fuste. Cuba. Pasarela de acceso a la cuba. Tuberías y accesorios de ingreso, salida, rebose, limpia y by pass. Tubería de ventilación. Hueco de ingreso de hombre. Tapa sanitaria. Medidor de nivel del agua. Medidor de caudal. Linterna de iluminación de la cuba. Escaleras de acceso. Caseta de válvulas; inc. Válvulas de compuerta o mariposa de control.
3.
TIPOS DE RESERVORIOS De acuerdo a la ubicación de la cuba respecto del terreno a) Reservorio Apoyado
Tubería de ventilación
Caseta de Válvulas
Tubería de salida
Esquema de reservorio apoyado
Almacenamiento
1
2
Reservoio apoyado.
Reservorio de mampostería en ejecución.
Reservorio apoyado en encofrado. Reservorio Foncodes terminado.
b) Reservorio Elevado Cuba
Fuste
Tubería de salida
Esquema de reservorio elevado
Almacenamiento
2
3
Vista de fuste y cuba de un reservorio elevado Vista del castillo y cuba de un reservorio elevado
Vista de Tanque de acero castillo y cuba. Rebose
c) Reservorio Enterrado o semi enterrado Cuba Tubería de salida
Esquema de reservorio enterrado
Almacenamiento
3
4
Dos Reservorios semienterrados. San Ignacio.
De acuerdo a su forma pueden ser: - Circulares. - Rectangulares. - Cuadrados.
De acuerdo a los materiales de construcción pueden ser: - De madera. - De mampostería de piedra. - De concreto o concreto armado. - De fierro o acero. - De vidrio fusionado al acero.
Reservorios de mampostería
Reservorio de concreto armado. Reservorios elevados con perfiles y planchas de acero.
Almacenamiento
4
5
Reservorio de planchas de acero ARMCO-Venezuela
Reservorios apoyados de vidrio fusionado al acero. Aquastore.
Reservorio elevado de vidrio fusionado al acero. Aquastore.7 +03 Remachado de planchas.
Almacenamiento
5
6
4.
UBICACIÓN DE RESERVORIOS La ubicación del reservorio esta en función del uso que tenga.
a) De Cabecera
El agua antes de llegar a la red de distribución, hace su ingreso al reservorio. Captación Redes de distribución
Reservorio
Planta de Tratamiento
b) Flotante
El agua no necesita llegar al reservorio
Abastece a las redes cuando se presenta el máximo consumo y se llena cuando se presenta el mínimo consumo. Grafico Reservorio de flotante
Reservorio de cabecera
Planta de Tratamiento
5.
CÁLCULO DEL VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO
El volumen de almacenamiento se calcula de la siguiente forma: V almacenamiento = V regulación + V incendios + V reserva + V funcionamiento
a) Volumen de regulación
Se obtiene del diagrama masa correspondiente a las variaciones horarias de la demanda.
Caudal (m3/h) Consumo Aducción
0
Almacenamiento
6
t1
12
18
t2
24
Horas
6
7
Consumo acumulado
V (m3)
Aducción acumulada
0
6
t1
12
18
t2
24
Horas
Si no se cuenta con información estadística, entonces: V regulación = 0.25 Qp x 24/N
Donde: Qp = Caudal promedio N = Nº de horas de funcionamiento de la fuente
b) Volumen contra incendio El Reglamento Nacional de Edificaciones indica que en los casos que se considere demanda contra incendio, deberá asignarse un volumen mínimo adicional de acuerdo al siguiente criterio: - 50 m3 para áreas destinadas netamente a vivienda. - Para áreas destinadas a uso comercial o industrial deberá calcularse utilizando el gráfico para agua contra incendio de sólidos del anexo 1, considerando un volumen aparente de incendio de 3000 metros cúbicos y el coeficiente de apilamiento respectivo. Independientemente de este volumen los locales especiales (Comerciales, Industriales y otros) deberán tener su propio volumen de almacenamiento de agua contra incendio.
Es recomendable tener datos de campo, por lo que es necesario visitar a las compañías de bomberos y preguntar: - El tiempo promedio para combatir un incendio - El caudal de bombeo promedio - Volumen cuando utilizan camionetas
Almacenamiento
7
8
c) Volumen de reserva a.
Se utiliza para: i. Emergencias: Paralización de PTAC o rotura de tubería ii. Operación y mantenimiento
1.
El volumen de reserva debe ser proporcional al tiempo que paraliza el sistema de producción:
Vres = Q . T Donde: Q = Caudal de conducción de agua. T= Tiempo. T= (Hora de inicio de la reparaciòn-Hora de descubimiento de la fuga) + Tiempo de reparaciòn +Tiempo para puesta en operaciòn El caudal va a ser según sea el caso: - Un caudal continuo, en cuyo caso será el Qmd - Un caudal discontinuo, en cuyo caso se aplicará el caudal de paso por la línea.
El tiempo va ha ser valorado en función de los tiempos estimados de paralización de las operaciones, por las características del sistema, la magnitud de la línea de conducción y la complejidad del sistema de producción. 2.
En algunos casos el volumen de reserva se iguala al volumen de regulación
Almacenamiento
8
9
3.
Puede calcularse considerando 2-4 horas de paralización.
d) Volumen de funcionamiento
El volumen de funcionamiento es el volumen muerto que no se utiliza, pero es parte del sistema, y es parte del volumen de almacenamiento.
Cálculo del volumen de funcionamiento Para determinar la altura de carga h sobre la tubería, que permita el paso del caudal de diseño (Qmh), se puede aplicar la fórmula de gobierno del paso de agua por orificios:
Q = Cd A √ 2 g h De donde:
Q h = -------Cd A
2
1 x ------2.g
Para los tubos pasamuros, hasta de 15 m de longitud, se recomiendan los valores de Cd que se expresan a continuación.
Almacenamiento
9
10
Fuente: Manual de Hidráulica. José M. de Azevedo Netto. Pag. 75
El volumen de funcionamiento se podrá calcular con la fòrmula: Vfun = A x H H= h + d/2 + h1 Donde: h1 = 0.10 m mínima
Dimensiones del reservorio de almacenamiento Los reservorios de almacenamiento de agua son dimensionados para albergar el volumen de agua en la cuba. Las relaciones que gobiernan la forma de las cubas son:
Relaciones para calcular la forma de la cuba Forma de la cuba
Relación
Valor
Cuadrado
H/L
0.75
Circular
H/D
0.75
Rectangular
H/Lmenor
0.75
Donde: H= Altura de agua D= Diámetro Lmenor = Longitud menor del rectángulo. Fórmula para el cálculo del lado de la cuba Li = √V/H
Cálculo del diámetro de la tubería de rebose Para determinar el diámetro de la tubería de rebose se puede emplear la fórmula del vertedor tubular. Tubos verticales libres. Los tubos verticales instalados en tanques, recipientes, depósitos de agua, etc., pueden funcionar como vertedores de la cresta curva, siempre que la carga sea inferior a la quinta parte del diámetro externo:
Vertedero circular (en pared vertical) H Condición: Siempre que H <
De ---5
De Fórmula de gobierno:
Q = K L Hn Almacenamiento
10
11
Donde:
L = π De n = 1,4 K = Coeficiente que depende del diámetro
Valores de K De (m) --------0.15 0.25 0.35 0.50 0.70
K ------1.435 1.440 1.455 1.465 1.515
Para valores de H, comprendidos entre 1/5 D e y 3.De, el tubo funciona como orificio, con interferencias provocadas por el movimiento del aire (formación de vórtice). Los tubos verticales, instalados en los depósitos de agua para funcionar como excedencias, presentan las siguientes descargas para estas condiciones de lámina vertiente:
Valores de D (mm)
Q (l/s)
200
12 a 54
300
32 a 154
400
64 a 320
500
108 a 530
600
174 a 870
Fuente: Manual de Hidráulica. José M. de Azevedo Netto. Pag. 85. Elaborado por: Ing. P. Valdivia
6.
CONSIDERACIONES DE DISEÑO
Los reservorios de almacenamiento de agua:
Deberá tener: Tuberías de entrada, salida, rebose y desagüe.
En las tuberías de entrada, salida y desagüe se instalará una válvula de interrupción.
Las bocas de entrada y salida deberán estar ubicados en posición opuesta.
La tubería de salida tienen como diámetro mínimo, el correspondiente al caudal máximo horario.
La tubería de rebose deberá tener capacidad mayor al caudal máximo de entrada.
El diámetro de la tubería de desagüe deberá permitir un tiempo vaciado menor a 8 horas. Se deberá verificar que la red de alcantarillado receptora, tenga la capacidad hidráulica para recibir este caudal.
El sistema de ventilación deberá permitir la circulación del aire en el reservorio con una capacidad mayor que el caudal máximo de entrada o salida de agua.
Almacenamiento
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Todo reservorio deberá contar con los dispositivos que permitan conocer los caudales de ingreso y de salida y el nivel de agua en cualquier instante.
Estará provisto de tapa sanitaria, escaleras de acceso de acero inoxidable.
Bibliografía (1)
Reglamento Nacional de Edificaciones. 2006.
(2)
RAS 2000. 2000. Colombia.
(3)
Manual de Hidráulica. José M. de Azevedo Netto.
(4)
Guía para el Diseño y Construcción de Reservorios apoyados. Ing. Roger Agüero. OPS/CEPIS UNATSABAR. 2004.
Lincografía (5) http://www.aquastore.com/file/AquaStore%20Brochure_SPANISH%204.8.08.pdf (6) http://www.armco.com.ve/pdf/productos/12-Armco_TanqAgua.pdf (7) http://www.bvsde.ops-oms.org/tecapro/documentos/agua/e108-04disenoreserv.pdf
Revisión Almacenamiento. Mayo 2013
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