TANQUES ELEVADOS
OBJETIVO: Fijar parámetros y establecer criterios, para el diseño de tanques eleados de a!ua potable para poblaciones rurales de ",### a $#,### %abitantes& 'E()I*ITO* +'EVIO*: os estudios básicos, t-cnicos y socioecon.micos, socioecon.micos, que deben ser reali/ados preiamente al diseño de un reserorio de almacenamiento de a!ua, son los si!uientes: • •
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Ealuaci.n del sistema del abastecimiento de a!ua e0istente& 1eterminaci.n de la poblaci.n a ser bene2iciada: actual, al inicio del proyecto y al 2inal del proyecto& 1eterminaci.n del consumo promedio de a!ua y sus ariaciones& Estudio !eol.!ico del lu!ar donde será ubicado el reserorio, para determinar las posibles 2allas !eol.!icas& Estudios !eot-cnicos para determinar las condiciones y estabilidad del suelo del lu!ar de empla/amiento empla/amiento del reserorio& eantamiento eantamiento topo!rá2ico&
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+eriodo de diseño 6onsiderando 6onsiderando los si!uientes 2actores: Vida 7til de la estructura de almacenamiento& almacenamiento& 8rado de di2icultad para reali/ar la ampliaci.n de la in2raestructura9 6recimiento& Economa de escala& Es recomendable adoptar los si!uientes periodos de diseño: 'eserorio de almacenamiento: "# años Equipos de bombeo: $# años Tubera de impulsi.n: "# años
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a dotaci.n promedio diaria anual por %abitante se 2ijará en base a un estudio de consumo t-cnicamente justi2icado sustentado en in2ormaciones estadsticas& *i se comprobara la no e0istencia de estudios de consumo y no se justi2icará su ejecuci.n, podrá tomarse como alores !ua, los alores que se indican a continuaci.n, continuaci.n, teniendo en cuenta la /ona !eo!rá2ica, clima, %ábitos, costumbres y nieles de sericio a alcan/ar: a= 6osta: ># 9 ?# lt@%ab@da b= *ierra: A# 9 ># lt@%ab@da c= *ela: ?# 9 $# lt@%ab@da
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En el caso de adoptarse sistema de abastecimiento de a!ua potable a tra-s de piletas p7blicas la dotaci.n será de "# 9 A# l@%@d&
1e acuerdo a las caractersticas socioecon.micas, culturales, densidad poblacional, y condiciones t-cnicas que permitan en el 2uturo la implementaci.n de un sistema de saneamiento a tra-s de redes, se utili/arán dotaciones de %asta $## lt@%ab@da&
V3'I36IO
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+ara el consumo má0imo diario, se considerará un alor de $,eces el consumo promedio diario anual& +ara el consumo má0imo %orario, se considerará un alor de " eces el consumo promedio diario anual& +ara el caudal de bombeo se considerará un alor de "A@< eces el consumo má0imo diario, siendo < el n7mero de %oras de bombeo&
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*on estanques de almacenamiento de a!ua que se encuentran por encima del niel del terreno natural y son soportados por columnas y pilotes o por paredes& 1esempeñan un rol importante en los sistemas de distribuci.n de a!ua, tanto desde el punto de ista econ.mico, as como del 2uncionamiento %idráulico del sistema y del mantenimiento de un sericio e2iciente&
T3<()E* EEV31O* •
os tanques eleados en las /onas rurales cumplen dos prop.sitos 2undamentales:
4antener las presiones de sericio en la red de distribuci.n& 6ompensar las ariaciones de consumo que se producen durante el da&
TI+O* 1E T3<()E* 1E 3436E<34IE
6onsiderando el tipo de alimentaci.n los tanques eleados son de dos tipos:
Tanques de cabecera:
*e alimentan directamente de la 2uente o planta de tratamiento mediante !raedad o bombeo& 6ausa una ariaci.n relatiamente !rande de la presi.n en las /onas e0tremas de la red de distribuci.n C-ase 2i!ura$=&
Tanques 2lotantes: *e ubican en la parte más alejada de la red de distribuci.n con relaci.n a la captaci.n o planta de tratamiento, se alimentan por !raedad o por bombeo& 3lmacena a!ua en las %oras de menor consumo y au0ilia el abastecimiento de la ciudad durante las %oras de mayor consumo C-ase 2i!ura $=& a e0periencia en nuestro pas %a demostrado que estos reserorios tienen un 2uncionamiento %idráulico de2iciente, ya que, dada las condiciones de operaci.n de la red de distribuci.n, durante el da no se llenan más que en la noc%e, incumpliendo su rol de re!ulador de presi.n& +or este motio no es recomendable su empleo en el medio rural& Figura 1: Localización de tanques de cabecera y flotantes.
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a capacidad del almacenamiento de un reserorio en el medio rural es 2unci.n, principalmente, del olumen de re!ulaci.n para atender las ariaciones del consumo de la poblaci.n& 1eterminaci.n del olumen de re!ulaci.n
os tanques deben permitir que las demandas má0imas que se producen en el consumo sean satis2ec%as cabalmente, al i!ual que cualquier ariaci.n en los consumos re!istrados en las "A %oras del da, proeyendo presiones adecuadas en la red de distribuci.n&
os tanques tienen la 2unci.n de almacenar el a!ua sobrante cuando el caudal de consumo sea menor que el de abastecimiento y aportar la di2erencia entre ambos cuando sea mayor el de consumo&
a capacidad as requerida se denominará de re!ulaci.n o de capacidad mnima&
+ara determinar el olumen de re!ulaci.n de los tanques podran emplearse los m-todos si!uientes: 4DTO1O B3*31O E< 3 6)'V3 1E 6O<*)4O •
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+ara determinar la capacidad mnima de un tanque eleado mediante este m-todo, se precisa disponer de datos su2icientes sobre las ariaciones de consumo %orarias y diarias de la poblaci.n del proyecto o de una comunidad que presente caractersticas semejantes en t-rminos de desenolimiento socio9econ.mico, %ábitos de poblaci.n, clima y aspectos t-cnicos del sistema& 3simismo, debe conocerse o 2ijarse el r-!imen de alimentaci.n del reserorio: contin7o o discontinuo, n7mero de %oras de bombeo, caudal de bombeo, etc& El m-todo consiste en !ra2icar las curas del caudal %orario de consumo y del caudal de abastecimiento para el da más des2aorable o de mayor consumo& 1eterminar en este !rá2ico las di2erencias en cada interalo entre los ol7menes aportados y consumidos& a má0ima di2erencia será la capacidad te.rica del tanque C-anse 2i!uras " y =&
Figura2: Curvas del caudal del consumo y abastecimiento al tanque
Figura 3: Determinacion grafica del volumen de regulacion de un tanque
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Esta capacidad puede ser determinada tambi-n con la ayuda del dia!rama de masas o cura de consumos acumulados construida sobre la base de la cura de caudales %orarios de consumo, tal como se muestra en la 2i!ura A& En este dia!rama, la capacidad del reserorio se determina mediante la suma delos se!mentos erticales 6$ y 6"& 1ebe considerarse que la capacidad del reserorio estará determinada por el tiempo de bombeo y por el periodo de bombeo periodo de bombeo aumenta
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tambi-n los costos de operaci.n y mantenimiento, de modo que la soluci.n más coneniente estará de2inida por ra/ones econ.micas y de sericio C-ase 2i!ura >=& +ara un mismo tiempo de bombeo e0istirán di2erencias en 2unci.n a los %orarios o periodos que se seleccionan para el bombeo& a selecci.n en los turnos de bombeo debe ser %ec%a tomando en cuenta los %orarios que menos desajustes prooquen a los %orarios normales de trabajo, o al menos, aquellos que no si!ni2iquen e0cesios costos de operaci.n& Es coneniente, por tanto, que el proyectista señale en la memoria descriptia, los turnos de bombeo aconsejables para la 2ase de operaci.n& En el olumen del tanque debe preerse tambi-n una altura libre sobre el niel má0imo del niel de a!uas, a 2in de contar con un espacio de aire entilado es recomendable que esta altura sea mayor o i!ual a#,"# m&
Figura : Determinación del volumen de regulación de un tanque elevado mediante el diagrama de masa.
Figura !: Curva de consumos acumulados y tasas de bombeo "# $ y C% determinantes de diferentes ca&acidades del tanque al variar el tiem&o de bombeo.
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+ara sistemas por bombeo, el olumen de re!ulaci.n deberá estar entre el "# a "> del caudal promedio diario, dependiendo del n7mero y duraci.n de las %oras de bombeo, as como de los %orarios en los que se realicen dic%os bombeos& +or tanto, el olumen debe ser determinado utili/ando la si!uiente e0presi.n: Vr 6 (m Vr GVolumen de re!ulaci.n en m& 6 G6oe2iciente de re!ulaci.n #,"# 9 #,">& (m G6onsumo promedio diario anual en m
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a ubicaci.n y niel del tanque de almacenamiento deben ser 2ijados para !aranti/ar que las presiones dinámicas en la red de distribuci.n se encuentren dentro de los lmites de sericio& El niel mnimo de ubicaci.n iene 2ijado por la necesidad de que se obten!an las presiones mnimas y el niel má0imo iene impuesto por la resistencia de las tuberas de la red de distribuci.n& a presi.n dinámica en la red debe estar re2erida al niel de a!ua mnimo del tanque, mientras que la presi.n estática al niel de a!ua má0imo& +or ra/ones econ.micas, sera recomendable ubicar el tanque pr.0imo a la 2uente de abastecimiento o de la planta de tratamiento y dentro o en la cercana de la /ona de mayores consumos&
El área para el empla/amiento del tanque no debe situarse en lu!ares que constituyan escurrimiento natural de a!uas de lluia&
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as car!as de diseño en un tanque eleado se determinan a partir de la pro2undidad del a!ua almacenada as car!as ias que se superponen a las car!as creadas por los lquidos, las que son normalmente determinadas con bastante e0actitud, son bastantes pequeñas& Es importante que el análisis sea lo más e0acto posible de manera que el que diseña pueda obtener una idea clara de la distribuci.n de car!as en la estructura& 1e esta manera la estructura puede ser diseñada para resistir a!rietamiento en las /onas de má0imo es2uer/o& a in2ormaci.n de suelos es de !ran importancia de modo de que la estructura pueda ser diseñada para minimi/ar asentamientos di2erenciales que puedan conducir a a!rietamientos& as estructuras en sanitarias deben ser diseñadas para minimi/ar 2iltraciones& 1e esta manera el diseño que se usa debe eliminar 2isuras !randes y otras 2uentes de 2iltraci.n& El diseño debe ser reali/ado utili/ando el m-todo en base a car!as de trabajo, ya que da una mejor isi.n de la distribuci.n de es2uer/os bajo car!as de sericio& El 36I recomienda emplear el m-todo elástico y el m-todo de diseño a la rotura En esta !ua se mencionarán los criterios propuestos por el 36I para el diseño de tanques por el se!undo m-todo&
366E*O'IO* a con2i!uraci.n de las tuberas que entran y salen del tanque, as como la de los di2erentes accesorios que los acompañan:
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Tubera de entrada El diámetro esta tubera está de2inida por la lnea de impulsi.n, y deberá estar proisto de una álula compuerta de cierre de i!ual diámetro antes de la entrada al tanque& a distancia entre la !eneratri/ in2erior de la tubera de in!reso y la !eneratri/ superior de la tubera de rebose debe ser mayor a > cm& a /ona de entrada se ubica en el niel superior del tanque, sobre el niel má0imo del a!ua es recomendable adosar el tubo de entrada a un pilar y terminarle con un codo que eite la proyecci.n %acia arriba del lquido&
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Tubera de paso directo Cby9pass= *e debe considerar el uso de by9pass con el objeto de mantener el sericio mientras se e2ect7a el laado ola reparaci.n del tanque& a tubera de paso directo estará proista
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Tubera de salida El diámetro de la tubera de salida será el correspondiente al diámetro de la matri/ de distribuci.n, debiendo estar proisto de una álula compuerta de cierre& a tubera de salida debe ubicarse en la parte baja del reserorio y deberá estar proista de una canastilla de succi.n&
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Tubera de limpie/a *e deberá ubicar en el 2ondo del reserorio el cual deberá contar con una pendiente no menor a $ %acia la tubera de limpie/a& El diámetro de la tubera de limpie/a será diseñado para permitir el aciado del tanque en tiempo no mayor a " %oras& a tubera de limpie/a deberá estar proista de una álula compuerta y no es recomendable que descar!ue directamente al alcantarillado sanitario, por lo cual deben tomarse las preisiones necesarias para eitar contaminaciones, pre2erentemente se debe descar!ar al alcantarillado pluial&
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Tubera de rebose a tubera de rebose debe ser dimensionada para posibilitar la descar!a del caudal de bombeo que alimenta al tanque& El diámetro de la tubera de rebose estará determinado por la altura de la cámara de aire en el tanque, eitándose presionar la tapa del mismo& En todo caso, es aconsejable que el diámetro de la tubera de rebose no sea menor que el diámetro de la tubera de lle!ada& a tubera de rebose se conectará con descar!a libre a la tubera de limpie/a y no se proeerá de álula de compuerta, permitiendo la descar!a en cualquier momento&
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Ventilaci.n os tanques deben disponer de un sistema de entilaci.n, con protecci.n adecuada para impedir la penetraci.n de insectos y pequeños animales& +ara ello es aconsejable la utili/aci.n de tubos en H1H inertida, prote!idos a la entrada con rejillas o mallas milim-tricas y separadas del tec%o del tanque a no menos de # cm& El diámetro mnimo de esta tubera es "H&
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imitadores de niel
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En los tanques debe disponerse de un dispositio limitador de niel má0imo de a!ua, destinado a impedir la perdida de a!ua a tra-s del rebose& )na alternatia es el empleo de un sistema que interrumpa el suministro de ener!a a las bombas cuando el niel del lquido lle!ue al lmite má0imo& 4edidor *e instala en la tubera de salida con la 2inalidad de medir los ol7menes de a!ua entre!ados en 2orma diaria y las ariaciones del caudal&
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Indicador de niel os reserorios deben ser dotados de un dispositio indicador de la altura de a!ua en el reserorio, el cual no debe ser capa/ de deteriorar la calidad del a!ua +ara este 2in se podra emplear el sistema constituido por una boya, cuerda y re!la !raduada&
