REDES DE DISTRIBUCION DE AGUA POTABLE EN ZONAS URBANAS – METODO HARDY CROSS REDES DE DISTRIBUCION Una red de distribui!n de a"ua #$tab%e es e% $n&unt$ de insta%ai$nes 'ue %a e(#resa de abastei(ient$ tiene #ara trans#$rtar desde e% #unt$ $ #unt$s de a#tai!n ) trata(ient$ *asta *aer %%e"ar e% su(inistr$ a% %iente en unas $ndii$nes 'ue satis+a"an sus neesidades, Este "rad$ de satis+ai!n tiene un e%e-ad.si($ n/(er$ de $(#$nentes0 un$s (edib%es ) $tr$s n$0 ) entre %$s 'ue #$de($s destaar %a a%idad0 e% auda%0 %a #resi!n0 %a $ntinuidad de% su(inistr$ ) e% #rei$, Natura%(ente t$d$s est$s $(#$nentes tienen un$s anteedentes a %a red de distribui!n0 #$r %$ 'ue %$s #ar1(etr$s iniia%es -ienen #re2&ad$s, P$r tant$0 debe($s rear es una red de d e distribui!n 'ue a%tere %$ (en$s #$sib%e %as arater.stias arater.stias de %$s $(#$nentes0 $(#$nentes0 (ini(i3and$ (ini(i3and$ %a -ariai!n de satis+ai!n de %as neesidades de %$s %ientes, ELEMENTOS 4UE INTEGRAN UNA RED T$da T$da red de disitribui$n disitribui$n de a"ua est1 +$r(ada +$r(ada #$r #$r %$s si"uiente si"uiente e%e(ent$s5 e%e(ent$s5 Tuberias Tuberias De#$sit$s Otr$s e%e(ent$s sin"u%ares
Tuberias Es el elemento de transporte de fluidos por excelencia. Las tuberías vienen definidas por su diámetro, material de constitución y tipo de junta. El diámetro viene definido del cálculo hidraúlico de la red y tanto el material como los tipos de juntas se recoen en otra exposición de este curso.
!epósitos Los depósitos dentro de una red de distribución tienen las funciones de almacenamiento y de reulación de caudales y presiones.
"tros elementos sinulares # continuación continuación se hace una sucinta enumeración del resto de elementos sinulares $ue se ubican en una red de distribución% Enlaces entre alineaciones &codos, te, reducción, etc.'.
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(álvulas de corte. (entosas y puradores. !esa)es y puras manuales. (álvulas de retención. (álvulas reuladoras de presión y caudal. (álvulas de sobrevelocidad o sobrepresión. *idrantes. !ispositivos de rieo y baldeo. +uentes públicas. ámaras de descara. Estaciones de toma de muestras. Estaciones de adición de aditivos. Entradas de hombre y reistros. audalímetros y contadores.
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riterios de dise-o El dise-o de redes debe basarse en la funcionalidad del servicio $ue se ha de prestar al futuro usuario y en la racionalidad del uso del recurso. En este sentido la red debe llevar el aua desde las fuentes de suministro y tratamiento, en cantidad suficiente, a los puntos de consumo, pero tambin tiene $ue cumplir otra serie de objetivos. /antener la arantía de potabilidad. Limitar las prdidas de aua. apacidad de trasportar y distribuir la demanda total. #seurar una presión en el punto de destino. Evitar las erosiones en las tuberías y limitar las prdidas de cara. Economía de instalación y conservación. Tener el mínimo posible de interrupciónes del servicio a lo laro de la vida útil de la red. 0oder medir y controlar todos los consumos $ue se deriven de la red y las posibles fuas. /aniobrar la red con facilidad, para correir anomalías. • • • • • • •
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TIPOS DE REDES L$s siste(as de abastecimiento de agua en zonas urbanas abaran t$das %as instalaciones destinadas a satisfacer la demanda de agua #ara e% consumo humano ) #ara otros nes, E% abastei(ient$ se e6tiende a %a
población urbana0 as. $($ a %$s sectores público, industrial ) comercial, La distribución del agua se %%e-a a ab$ a tra-7s de redes 8su(inistr$ #$r tuber.as9 ) puntos de distribución 8#$r e&e(#%$0 #$3$s9,
Como nos podemos imaginar, las redes de distribución para el abastecimiento de agua potable en núcleos urbanos, son en general el resultado de un crecimiento desordenado y poco planificado. El diseño de estas redes de distribución está condicionado principalmente por la topografía del terreno, el tejido urbano y otro tipo de condicionantes menos intuitivo, pero no menos importante, como es la lucha contra incendios o el riego de parues y jardines.
/ás allá del crecimiento desordenado de las redes de distribución de aua potable, stas se pueden clasificar en tres tipos de redes diferentes% 1edes ramificadas 1edes malladas 1edes mixtas. Redes de distribui!n ra(i2adas $ ti#$ abiert$ En %as redes ra(i2adas0 e% a"ua iru%a #$r %a red en un /ni$ sentid$, A tra-7s de una tuber.a #rini#a% se -an $netad$ tuber.as seundarias0 teriarias0 et ada -e3 $n un di1(etr$ (en$r, S$n %%a(adas ta(bi7n redes de distribui!n arb$%adas0 #$r su se(e&an3a $n %as ra(as de %$s 1rb$%es,
ada punto de la red solo reciben aua por una tubería, por lo $ue el cálculo de las mismas es mucho más sencillo $ue en las redes malladas. # diferencia de stas últimas, las redes ramificadas o arboladas presentan ciertos problemas% •
20osibilidad de estancamiento del aua.
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3 !n único camino de distribución para cada punto final.
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3 "#rdida de la efectividad del cloro residual en las 4onas con poco uso.
#un así, ste tipo de redes de abastecimiento tiene mucha utilidad en peueñas poblaciones o pueblos aislados &5.666 habitantes aprox.', por su sencille4 y costo.
Ade(as este ti#$ de red de distribui!n se arateri3a #$r contar con una tubería Principal de distribución (la de mayor diámetro) desde la cual parten ramales que terminarán en puntos ciegos0 es deir sin inter$ne6i$nes $n $tras tuber.as en %a (is(a Red de Distribui!n de A"ua P$tab%e,
C$($ -e($s en %a 2"ura anteri$r e% us$ de redes ra(i2adas se suede en desarr$%%$s u)$ rei(ient$ se *a estab%eid$ a #artir de una ialidad
principal y en la que conergen una serie de calles ciegas, dad$ 'ue %as arater.stias t$#$"r12as i(#iden %a inter$ne6i!n entre %$s ra(a%es #ara $n+$r(ar iruit$s errad$s,
Redes de distribui!n (a%%adas $ ti#$ errad$ omo su propio nombre indica, ste tipo de redes se disponen en forma de malla o cuadrícula. # diferencia de las redes ramificadas, en stas redes el aua puede circular en cual$uier sentido, por lo $ue, cada punto de la red se puede abastecer por diferentes tuberías, una avería en una tubería no implica dejar sin servicio a una parte de la red. 7ste hecho complica el cálculo de ste tipo de redes, por lo $ue hoy en día se utili4an potentes y costosos proramas de ordenador para su dise-o.
omo principales ventajas podemos destacar% •
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3 "ermiten aislar determinados sectores de la red, permitiendo labores de reparación y mantenimiento de la misma. 3 $eparto más euilibrado y uniforme de las presiones.
Es asi $ue en este ti#$ de red0 se %$"ra %a conformación de mallas o circuitos a tra!s de la intercone"ión entre los ramales de %a Red de Distribui!n de A"ua P$tab%e,
Redes de distribui!n (i6tas omo su propio nombre indica, las redes mixtas son una combinación de las características de las redes ramificadas y malladas. 8uren como el resultado de cerrar o mallar una red ramificada.
En esenia0 %a es$"enia #$r una red de% Ti#$ Cerrad$ se %i(ita a %a $n-enienia en uant$ a %a $#erai!n de %a Red de Distribui!n0 #ues "enera%(ente %a $n2"urai!n (1s e$n!(ia 'ueda de2nida #$r %a Red de% Ti#$ Abiert$, :ENTA;AS Y DES:ENTA;AS DE CADA TIPO DE RED Ante %a #$sibi%idad de tener 'ue es$"er entre una Red de Distribui!n de A"ua P$tab%e de% Ti#$ Abierta $ una de% Ti#$ Cerrada0 es $n-eniente tener en uenta as#et$s $($ %$s 'ue re+eri($s a $ntinuai!n5 •
#a principal desenta$a de las redes del tipo %bierto es 'ue0 ante %a +a%%a $ r$tura de a%"una de %as tuber.as 'ue %a $n+$r(an0 se tendr1 'ue a+etar 8de&ar sin ser-ii$9 a t$d$s %$s usuari$s 'ue est7n atendid$s desde %as tuber.as a"uas aba&$ de %a r$tura0 (ientras se rea%i3a %a re#arai!n neesaria
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P$r $tr$ %ad$0 la enta$a principal de las &edes 'erradas es que este tipo de conguración es el más coneniente desde el punto de ista de eciencia y de garantía del sericio, Es deir0 ante %a #$sib%e r$tura de a%"una de sus tuber.as0 se %$"rar1 a+etar a (en$r antidad de usuari$s0 a% estab%eerse rutas a%ternas a%
+inalmente hay $ue destacar $ue con frecuencia es conveniente, y de permitirlo las características del urbanismo, la colocación en la red de tuberías ue no alimentarán de manera directa parcela alguna, de forma tal de %for&ar' a ue se estable&can alternativas de flujo en caso de falla de alunos de los ramales de la red &conformación de
mallas'. 0or esta ra4ón, en la mayoría de los desarrollos urbanos, la selección será por la conformación de una 1ed de !istribución de #ua 0otable del Tipo errada, pese a $ue pueda representar la colocación de mayor cantidad de tuberías, con el correspondiente incremento de costos. En estos casos predomina el criterio operativo o de confiabilidad sobre el económico.
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n cuanto a cálculo, una pequea enta$a que tiene la &ed de *istribución de %gua Potable del +ipo %bierta0 es 'ue su res$%ui!n es direta0 %i(it1nd$se a% 1%u%$ de %as #7rdidas en ada tuber.a0 #ara %$s auda%es en tr1nsit$0 #ara $btener #$steri$r(ente %$s -a%$res de Pie3$(7tria ) Presi!n en ada N$d$ de e%%a, n el caso de las &edes 'erradas, es necesario realizar el balance de los caudales en tránsito en las tuberías0 dada %a re%ati-a $(#%e&idad en %a +$r(a en 'ue se rea%i3a %a distribui!n0 ra3!n #$r %a ua% es neesari$ reurrir a (7t$d$s iterati-$s $($ e% M7t$d$ de Cr$ss0 #ara su res$%ui!n,
NORMATI:IDAD – =S, =>= &* * *-+&-./'-01 * %2/% P%&% '31/43 5/4%13 3.6+-73 ?i&ar %as $ndii$nes e6i"ib%es en %a e%ab$rai!n de %$s #r$)et$s *idr1u%i$s de redes de a"ua #ara $nsu($ *u(an$,
%#'%1' Esta N$r(a 2&a %$s re'uisit$s (.ni($s a %$s 'ue deben su&etarse %$s dise@$s de redes de distribui!n de a"ua #ara $nsu($ *u(an$ en %$a%idades (a)$res de === *abitantes,
*-P3-'-31 P'89-'% P%&% *-:3 , #eantamiento +opográco La in+$r(ai!n t$#$"r12a #ara %a e%ab$rai!n de #r$)et$s in%uir15 ♣ P%an$ de %$ti3ai!n $n ur-as de ni-e% ada (, indiand$ %a ubiai!n ) deta%%es de %$s ser-ii$s e6istentes )$ ua%'uier re+erenia i(#$rtante Per2% %$n"itudina% a ni-e% de% e&e de% tra3$ de %as tuber.as #rini#a%es )$ ra(a%es distribuid$res en t$das %as a%%es de% 1rea de estudi$ ) en e% e&e de %a -.a d$nde t7nia(ente sea neesari$, ♣ Sei$nes trans-ersa%es de t$das %as a%%es, Cuand$ se uti%ien ra(a%es distribuid$res0 (.ni($ ada == (etr$s en terren$s #%an$s ) (.ni($ F #$r uadra d$nde e6ista desni-e% #r$nuniad$ entre a(b$s +rentes de a%%e ) d$nde e6ista a(bi$ de #endiente, En T$d$s %$s as$s deben in%uirse ni-e% de %$tes, ♣ Per2% %$n"itudina% de %$s tra($s 'ue sean neesari$s #ara e% dise@$ de %$s e(#a%(es $n %a red de a"ua e6istente, ♣ Se ubiar1 en ada *abi%itai!n un BM au6i%iar $($ (.ni($ ) de#endiend$ de% ta(a@$ de %a *abi%itai!n se ubiar1n d$s $ (1s0 en #unt$s estrat7"ia(ente distribuid$s #ara -eri2ar %as $tas de a&as a insta%ar,
uelos Se deber1 rea%i3ar e% re$n$i(ient$ "enera% de% terren$ ) e% estudi$ de e-a%uai!n de sus arater.stias0 $nsiderand$ %$s si"uientes as#et$s5 ♣ Deter(inai!n de %a a"resi-idad de% sue%$ $n indiad$res de PH0 su%+at$s0 %$rur$s ) sa%es s$%ub%es t$ta%es, ♣ Otr$s estudi$s neesari$s en +uni!n de %a natura%e3a de% terren$0 a riteri$ de% $nsu%t$r, Población Se deber1 deter(inar %a #$b%ai!n ) %a densidad #$b%ai$na% #ara e% #eri$d$ de dise@$ ad$#tad$, La deter(inai!n de %a #$b%ai!n 2na% #ara e% #eri$d$ de dise@$ ad$#tad$ se rea%i3ar1 a #artir de #r$)ei$nes0 uti%i3and$ %a tasa de rei(ient$ distrita% )$ #r$-inia% estab%eida #$r e% $r"anis($ $2ia% 'ue re"u%a est$s indiad$res 'audal de diseo La red de distribui!n se a%u%ar1 $n %a i+ra 'ue resu%te (a)$r a% $(#arar e% "ast$ (16i($ *$rari$ $n %a su(a de% "ast$ (16i($ diari$ (1s e% "ast$ $ntra inendi$s #ara e% as$ de *abi%itai$nes en 'ue se $nsidere de(anda $ntra inendi$, %nálisis hidráulico LAS REDES DE DISTRIBUCIN SE PROYECTARN0 EN PRINCIPIO Y SIEMPRE 4UE SEA POSIBLE EN CIRCUITO CERRADO ?ORMANDO MALLA, Su di(ensi$na(ient$ se rea%i3ar1 en base a
1%u%$s *idr1u%i$s 'ue ase"uren auda% ) #resi!n adeuada en ua%'uier #unt$ de %a red debiend$ "aranti3ar en %$ #$sib%e una (esa de #resi$nes #ara%e%a a% terren$, PARA EL ANLISIS HIDRULICO DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIN0 PODR UTILIZARSE EL MTODO DE HARDY CROSS O CUAL4UIER OTRO E4UI:ALENTE, Para e% 1%u%$ *idr1u%i$ de %as tuber.as0 se uti%i3ar1n +!r(u%as rai$na%es, En as$ de a#%iarse %a +!r(u%a de Ha3en ) Ji%%ia(s0 se uti%i3ar1n %$s $e2ientes de +rii!n 'ue se estab%een en %a tab%a N$ , Para e% as$ de tuber.as n$ $nte(#%adas0 se deber1 &usti2ar t7nia(ente e% -a%$r uti%i3ad$ de% $e2iente de +rii!n, Las tuber.as ) aes$ri$s a uti%i3ar deber1n u(#%ir $n %as n$r(as t7nias #eruanas -i"entes ) a#r$badas #$r e% ente res#eti-$,
*iámetro mínimo E% di1(etr$ (.ni($ de %as tuber.as #rini#a%es ser1 de K> (( #ara us$ de -i-ienda ) de >= (( de di1(etr$ #ara us$ industria%, En as$s e6e#i$na%es0 debida(ente +unda(entad$s0 #$dr1 ae#tarse tra($s de tuber.as de >= (( de di1(etr$0 $n una %$n"itud (16i(a de == ( si s$n a%i(entad$s #$r un s$%$ e6tre($ ! de == ( si s$n a%i(entad$s #$r %$s d$s e6tre($s0 sie(#re 'ue %a tuber.a de a%i(entai!n sea de di1(etr$ (a)$r ) di*$s tra($s se %$a%ien en %$s %.(ites in+eri$res de %as 3$nas de #resi!n, E% -a%$r (.ni($ de% di1(etr$ e+eti-$ en un ra(a% distribuid$r de a"ua ser1 e% deter(inad$ #$r e% 1%u%$ *idr1u%i$, Cuand$ %a +uente de abastei(ient$ es a"ua subterr1nea0 se ad$#tar1 $($ di1(etr$ n$(ina% (.ni($ de (( $ su e'ui-a%ente, En %$s as$s de abastei(ient$ #$r #i%etas e% di1(etr$ (.ni($ ser1 de > (( 7elocidad La -e%$idad (16i(a ser1 de (s, En as$s &usti2ad$s se ae#tar1 una -e%$idad (16i(a de > (s
Presiones La #resi!n est1tia n$ ser1 (a)$r de >= ( en ua%'uier #unt$ de %a red, En $ndii$nes de de(anda (16i(a *$raria0 %a #resi!n din1(ia n$ ser1 (en$r de = (, En as$ de abastei(ient$ de a"ua #$r #i%etas0 %a #resi!n (.ni(a ser1 0>= ( a %a sa%ida de %a #i%eta
/bicación y recubrimiento de tuberías Se 2&ar1n %as sei$nes trans-ersa%es de %as a%%es de% #r$)et$0 siend$ neesari$ ana%i3ar e% tra3$ de %as tuber.as nue-as $n res#et$ a $tr$s ser-ii$s e6istentes )$ #r$)et$s, • En t$d$s %$s as$s %as tuber.as de a"ua #$tab%e se ubiar1n0 res#et$ a %as redes e%7trias0 de te%e+$n.a0 $ndut$s de "as u $tr$s0 en +$r(a ta% 'ue "arantie una insta%ai!n se"ura, • En %as a%%es de = ( de an*$ $ (en$s0 %as tuber.as #rini#a%es se #r$)etar1n a un %ad$ de %a a%3ada $($ (.ni($ a ,= ( de% %.(ite de #r$#iedad ) de ser #$sib%e en e% %ad$ de (a)$r a%tura0 a (en$s 'ue se &usti2'ue %a insta%ai!n de %.neas #ara%e%as, En %as a%%es ) a-enidas de (1s de = ( de an*$ se #r$)etar1 una %.nea a ada %ad$ de %a a%3ada uand$ n$ se $nsideren ra(a%es de distribui!n, • E% ra(a% distribuid$r de a"ua se ubiar1 en %a -ereda0 #ara%e%$ a% +rente de% %$te0 a una distania (16i(a de ,= (, desde e% %.(ite de #r$#iedad *asta e% e&e de% ra(a% distribuid$r, • La distania (.ni(a entre %$s #%an$s -ertia%es tan"entes (1s #r!6i($s de una tuber.a #rini#a% de a"ua #$tab%e ) una tuber.a #rini#a% de a"uas residua%es0 insta%adas #ara%e%a(ente0 ser1 de (0 (edid$ *$ri3$nta%(ente, En %as -.as #eat$na%es0 #ueden reduirse %as distanias entre tuber.as #rini#a%es ) entre 7stas ) e% %.(ite de #r$#iedad0 as. $($ %$s reubri(ient$s sie(#re ) uand$5 − Se dise@e #r$tei!n es#eia% a %as tuber.as #ara e-itar su 2sura(ient$ $ ru#tura, − Si %as -.as #eat$na%es #resentan e%e(ent$s 8banas0 &ardines0 et,9 'ue i(#idan e% #as$ de -e*.u%$s, La (.ni(a distania %ibre *$ri3$nta% (edida entre ra(a%es distribuid$res ) ra(a%es $%et$res0 entre ra(a% distribuid$r ) tuber.a #rini#a% de a"ua $ a%antari%%ad$0 entre ra(a% $%et$r ) tuber.a #rini#a% de a"ua $ a%antari%%ad$0 ubiad$s #ara%e%a(ente0 ser1 de =0= (, Di*a distania debe (edirse entre %$s #%an$s tan"entes (1s #r!6i($s de %as tuber.as, • En -.as -e*iu%ares0 %as tuber.as #rini#a%es de a"ua #$tab%e deben #r$)etarse $n un reubri(ient$ (.ni($ de ( s$bre %a %a-e de% tub$, Reubri(ient$s (en$res0 se deben &usti2ar, En 3$nas sin aes$ -e*iu%ar e% reubri(ient$ (.ni($ ser1 de =,= (, E% reubri(ient$ (.ni($ (edid$ a #artir de %a %a-e de% tub$ #ara un ra(a% distribuid$r de a"ua ser1 de =0=
7álulas La red de distribui!n estar1 #r$-ista de -1%-u%as de interru#i!n 'ue #er(itan ais%ar set$res de redes n$ (a)$res de >== ( de %$n"itud,
Se #r$)etar1n -1%-u%as de interru#i!n en t$das %as deri-ai$nes #ara a(#%iai$nes, Las -1%-u%as deber1n ubiarse0 en #rini#i$0 a ( de %a es'uina $ su #r$)ei!n entre %$s %.(ites de %a a%3ada ) %a -ereda, Las -1%-u%as uti%i3adas ti#$ redut$ras de #resi!n0 aire ) $tras0 deber1n ser insta%adas en 1(aras adeuadas0 se"uras ) $n e%e(ent$s 'ue #er(itan su +1i% $#erai!n ) (anteni(ient$, T$da -1%-u%a de interru#i!n deber1 ser insta%ada en un a%$&a(ient$ #ara su ais%a(ient$0 #r$tei!n ) $#erai!n, Deber1 e-itarse %$s #unt$s (uert$s en %a red0 de n$ ser #$sib%e0 en a'ue%%$s de $tas (as ba&as de %a red de distribui!n0 se deber1 $nsiderar un siste(a de #ur"a, E% ra(a% distribuid$r de a"ua deber1 $ntar $n -1%-u%a de interru#i!n des#u7s de% e(#a%(e a %a tuber.a #rini#a
5idrantes contra incendio L$s *idrantes $ntra inendi$ se ubiar1n en ta% +$r(a 'ue %a distania entre d$s de e%%$s n$ sea (a)$r de == (, L$s *idrantes se #r$)etar1n en deri-ai$nes de %as tuber.as de == (( de di1(etr$ $ (a)$res ) %%e-ar1n una -1%-u%a de $(#uerta %ncla$es y mpalmes Deber1 dise@arse an%a&es de $nret$ si(#%e0 $nret$ ar(ad$ $ de $tr$ ti#$ en t$d$ aes$ri$ de tuber.a0 -1%-u%a e *idrante $ntra inendi$0 $nsiderand$ e% di1(etr$0 %a #resi!n de #rueba ) e% ti#$ de terren$ d$nde se insta%ar1n, E% e(#a%(e de% ra(a% distribuid$r de a"ua $n %a tuber.a #rini#a% se rea%i3ar1 $n tuber.a de di1(etr$ (.ni($ i"ua% a F ((,
