Red De Distribución-alcazar.docx

UNIVERSIDAD NACIONAL SAN LUIS GONZAGA DE ICA FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

HIDRÁULICA URBANA I

ING. ALFREDO ALCAZAR GONZALES

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INTRODUCCIÓN

Como bien sabemos, el agua potable es el líquido elemento esencial para la vida humana, y por ello la necesidad básica de contar con un sistema de agua potable en cada hogar, para brindar calidad de vida. El agua potable que abastece nuestra población se controla y regula para servir a una amplia variedad de propósitos, los cuales contribuyen a mejorar la calidad de vida, el medio ambiente, y favorecen las condiciones para el desarrollo de la economía. Para plantear soluciones efectivas a corto y mediano plazo al problema de los abastos de agua en Perú es necesario conocer las condiciones del sistema de distribución de agua existente. Se sabe que en muchos sitios hoy día, el aumento en la demanda por crecimiento industrial, comercial, turístico y poblacional, hace que los sistemas de distribución de agua no sean capaces de satisfacer la demanda requerida. El modelo del sistema de distribución de agua es una herramienta que permite conocer los caudales y las presiones que ocurren en la mayoría de las tuberías que distribuyen agua a la población. De esta manera se puede analizar y cuantificar el funcionamiento del sistema integrado de tuberías, tanques, bombas y válvulas que forman parte de la red de tuberías de agua potable. Este estudio es necesario para comprender las razones de rendimientos inadecuados y/o defectuosos.

El Grupo

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1. RED DE DISTRIBUCIÓN

La red de distribución es el conjunto de tuberías de diferentes diámetros, válvulas, grifos y demás accesorios cuyo origen está en el punto de entrada al pueblo (final de la línea de aducción) y que se desarrolla por todas las calles de la población. Para el diseño de la red de distribución es necesario definir la ubicación tentativa del reservorio de almacenamiento con la finalidad de suministrar el agua en cantidad y presión adecuada a todos los puntos de la red. Las cantidades de agua se han definido en base a las dotaciones y en el diseño se contempla las condiciones más desfavorables, para lo cual se analizaron las variaciones de consumo considerando en el diseño de la red el consumo máximo horario (Qmh). Las presiones deben satisfacer las condiciones máximas y mínimas para las diferentes situaciones de análisis que puedan ocurrir. En tal sentido, la red debe mantener presiones de servicio mínimas, que sean capaces de llevar agua al interior de las viviendas (parte alta del pueblo). También en la red deben existir limitaciones de presiones máximas tales que no provoquen darnos en las conexiones y que permitan el servicio sin mayores inconvenientes de uso (parte baja).

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La red de distribución se debe calcular considerando la velocidad ypresión del agua en las tuberías. Se recomiendan valores de velocidad mínima de 0.6 m/s y máxima de 3.0 m/s. Si se tiene velocidades menores que la mínima, se presentaranfenómenos de sedimentación; y con velocidades muy altas, seproducirá el deterioro de los accesorios y tuberías. El objetivo de una red de distribución es hacer llegar el agua a cada punto de uso: Uso doméstico, uso industrial, uso de riego de parques y jardines, uso de limpieza viaria, uso para incendios, etc. En la solución que se adopta para una red de distribución aparecen o juegan un papel importante numerosos factores, que definen las posibles alternativas a considerar. Los factores más destacables son:  Relativos al núcleo:Topografía, trama viaria, zonificación, ordenanzas, principalmente en lo referente a densidad de población, volúmenes, alturas, etc.  Relativos a la conducción:Volúmenes de agua a servir, dependiendo fundamentalmente de la población y de las dotaciones, sistema de bombeo, depósito.  Relativas a la propia red:Tipo de red, tipo de tubería, velocidades, presiones, evolución de los caudales a suministrar, etc.

1.1 INFORMACION PRELIMINAR

Los datos previos para el estudio de una red son: 1. Plano de la ciudad, topográfico, de zonificación, etc. 2. Poblaciones actual y futura. 3. Determinación de los puntos de uso de agua. 4. Volumen de agua necesaria en cada uno de dichos puntos. 5. Emplazamiento del depósito.

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6. Diámetro mínimo a emplear. 7. Presión requerida en el momento de máximo consumo. Deben situarse en el plano de la ciudad, los usos especiales que reclaman consumos excepcionales instantáneos de agua (fábricas, mercados, cuarteles, hospitales, etc.) La cantidad de agua puede determinarse en función de la superficie y población servida. En las zonas especiales se deducirá el consumo a la vista de la realidad del gasto estimado. El plano de la ciudad deberá ser planimétrico y altimétrico. Dentro de la red podemos distinguir los siguientes componentes:  Elemento: Componente de la red, como puede ser un tramo de una conducción, una válvula, una bomba, de tal manera que se tenga un comportamiento hidráulico muy bien definido.  Línea: Conjunto de elementos de una red conectados entre dos puntos, a los cuales se les puede asociar una ecuación constitutiva que permita caracterizar el comportamiento global de los elementos que constituyen la línea. Es decir, una relación entre el caudal circulante y la diferencia de alturas piezométricas existente entre ambos extremos de la línea.  Nudo: Cada uno de los extremos de una línea. O bien, punto de la red en la que se conectan dos o más líneas.

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Las líneas se caracterizan por mantener a lo largo de su longitud unas características uniformes de sección y material. Las formas que en que estas se asocian dan lugar a redes, las cuales se clasifican como ramificadas, malladas o mixtas. 1.2. FUNCIONES DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN Los sistemas de distribución tienen las siguientes funciones principales que cumplir. a. Suministrar el agua potable suficiente a los diferentes consumidores en forma sanitariamente segura. b. Proveer suficiente agua para combatir incendios en cualquier punto del sistema. 1.3. SELECCIÓN DEL TIPO DE DISTRIBUCION

De acuerdo a condiciones topográficas, la ubicación de la fuente respecto a la red y al estanque, motivará diversas formas de suministro de agua a la red de abastecimiento, planteándose varias posibilidades o alternativas, a saber:  Sistema por gravedad  Bombeo directo al reservorio y suministro por gravedad  Bombeo contra la red

Indudablemente que, siempre que ellos sea posible la selección de un sistema totalmente por gravedad será la solución más conveniente. En este caso, deberá contemplarse la solución mediante una o más redes que separadas por estanques u otro dispositivo mantenga las presiones dentro de los límites normales. 2. PARÁMETROS DE DISEÑOS En estos se incluyen las dotaciones por persona, el período de diseño, la población futura y los factores específicos (coeficientes de flujo, velocidades permisibles, presiones mínimas y máximas, diámetro mínimo, cobertura sobre tubería y resistencia de las tuberías. HIDRÁULICA URBANA I

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3. DISEÑO En el diseño de la red de distribución de una localidad, se debe de considerar los siguientes aspectos fundamentales: a. 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. b. Deberá de tratarse de servir directamente al mayor porcentaje de la población dentro de las viviendas, en forma continua, de calidad aceptable y cantidad suficiente. c. La distribución de los gastos, debe hacerse mediante hipótesis que esté acorde con el consumo real de la localidad durante el período de diseño. d. Las redes de distribución deberán dotarse de los accesorios y obras de artes necesarias, con el fin de asegurar el correcto funcionamiento, dentro de las normas establecidas y para facilitar su mantenimiento. e. El sistema principal de distribución de agua puede ser de red abierta, de malla cerrada, o una combinación de ambas. f.

Para el Cálculo del Caudal de Diseño se consideran:

Urbanas: Se considerará la cifra que resulte mayor al comprar el gasto máximo horario con la suma del gasto máximo diario más el gasto contra incendio

QD

QMD  Qcontra incendio

QMH

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4. CONSIDERACIONES FINALES Válvulas reductoras de presión Las válvulas reductoras de presión reducen automáticamente la presión aguas abajo de las mismas, hasta un valor prefijado. En los casos en que no se pueda acceder a una válvula reductora de presión se puede optar por el uso de una cámara rompe-presión. Hidrantes contra incendio Los hidrantes contra incendio se ubicarán en tal forma que la distancia entre dos de ellos no sea mayor de 300 m. Los hidrantes se proyectarán en derivaciones de las tuberías de 100 mm de diámetro o mayores y llevarán una válvula de interrupción

5. PROCEDIMIENTOS DE CÁLCULO El diseño hidráulico podrá realizarse como redes abiertas, cerradas y combinadas. Los cálculos deben realizarse tomando en cuenta los diámetros internos reales de lasTuberías.

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DISEÑO DE UNA RED DE DISTRIBUCIÓN

I.

PARAMETRO DE DISEÑO

Pa  n°de viviendas x densidad poblacional Pa  63 Viv.. X 6 hab/vivienda Pa  378 habitantes Dotación  80 lt / hab

Por reglamento (sierra con arrastre hidráulico)

Tasa de crecimient o poblaciona l  1.25 %

Se recomienda usar tubería P.V.C ISO 4422-2009 de clase 7.5

II.

CALCULO DE LA POBLACIÓN DE DISEÑO

Pd  Pa  (1 

rt ) 100

Pd  378  (1 

1.25  21 ) 100

P d  478 habit .

III.

CALCULO DEL CAUDAL DE DISEÑO  Caudal máximo horario (QMH) QMH 

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Pd  D K2 86400

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QMH 

478  220 2.5 86400

QMH  3.043 l / s

 Caudal máximo diario (QMD)

QMD 

Pd  D K1 86400

QMD 

478  220 1.3 86400

QMD  1.58 l / s

 Caudal contra incendio (QCI)

QCI 

50000 7200

QCI  6.94 l / s Comparamos el caudal mayor:  QD  QMH QD  3.043 l / s



QD  QMD  QCI QD  1.58  6.94 QD  8.52 l / s

Entonces utilizamos el caudal de diseño: Qd  3.043 l / s

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IV.

HALLAMOS EL DIAMETRO: Para hallar el diámetro en cada tramos lo hacemos por la siguiente formula.

V=1.1m/seg 4×𝑄 𝑫𝒊𝒂𝒎𝒆𝒕𝒓𝒐 = √ × 1000 1.1 × 𝜋 × 1000

V.

HALLAMOS LA PERDIDA DE CARGA Con la formula de Hazzen William hallamos la pérdida de carga para cada tramo: 𝑄 1.85 𝐻𝑓 = 10.643 × ( ) × 𝐷 −4.87 × 𝐿 𝐶

VI.

HALLAMOS EL DIFERENCIAL DEL CAUDAL CON LA FORMULA:

Q 

hf  1.85

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hf Qd

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CONCLUSIONES YRECOMENDACIONES

 La población de Diseño es la proyectada para el año 2030.  El caudal de diseño será el mayor comparado entre el caudal máximo horario y el caudal máximo diario mas el caudal contra incendio.  Para el Sistema mallado los caudales medios serán obtenidos por el métodos de las mediatrices.  La distribución de los caudales será realizada por el Método de Hardy Cross tomados con sentido horario.  Mediante la fórmula de continuidad obtenemos el diámetro teórico y mediante catálogos obtenemos el diámetro comercial.  La pérdida de carga la hallamos por la fórmula de Hazen y Williams.  la variación del caudal de diseño se obtiene por la formula:

hf

Q 

 1.85

hf Qd

 Para comprobar se utiliza: ∆Q < 2%Qd  Las Presiones Dinámicas obtenidas deberán estar entre el rango de 10-50 m.c.a para localidades urbanas.  Las válvulas de control serán colocada a cuatro metros de la esquina.

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BIBLIOGRAFÍA

PÁGINAS WEB www.amanco.com.pe www.minsa.gop.pe

APUNTES DE CLASE Curso de Hidráulica Urbana I Ing. Alfredo Alcazar Gonzales

NORMAS Reglamento Nacional de Edificaciones Edición 2016

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