ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE
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ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADOABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO
CURSOCURSO
CLASE 4CLASE 4
ESTRUCTURAS HIDRAULICAS Parte IESTRUCTURAS HIDRAULICAS Parte ILINEA DE CONDUCCION Y RESERVORIO DE LINEA DE CONDUCCION Y RESERVORIO DE
ALMACENAMIENTO DE AGUAALMACENAMIENTO DE AGUA
TIPOS DE TIPOS DE CAPTACICAPTACIÓÓNN
Y Y CONDUCCICONDUCCIÓÓNN
EN EN SISTEMAS SISTEMAS
PRINCIPALESPRINCIPALES
LINEA DE CONDUCCIONLINEA DE CONDUCCION
1.1 CARGA DISPONIBLE1.1 CARGA DISPONIBLE1.2 CAUDAL DE DISE1.2 CAUDAL DE DISEÑÑOO
LINEA DE CONDUCCION
1. CRITERIOS DE DISEÑO
1.3 CLASE DE LA TUBERIA1.3 CLASE DE LA TUBERIA1.4 DIAMETROS1.4 DIAMETROS1.5 ESTRUCTURAS COMPLEMENTARIAS1.5 ESTRUCTURAS COMPLEMENTARIAS
1.5.a V1.5.a Váálvulas de airelvulas de aire
1.5.b V1.5.b Váálvulas de purgalvulas de purga
1.5.c C1.5.c Cáámaras rompemaras rompe--presipresióónn
1.5.d V1.5.d Váálvulas de purgalvulas de purga2. LINEA DE GRADIENTE HIDRAULICO
3. PERDIDA DE CARGA3.1 PERDIDA DE CARGA UNITARIA3.1 PERDIDA DE CARGA UNITARIA3.2 PERDIDA DE CARGA POR TRAMO3.2 PERDIDA DE CARGA POR TRAMO
4. PRESION Y COTA PIEZOMETRICA5. COMBINACION DE TUBERIAS
6. PERFILES EN U O TIPO SIFON INVERTIDO5.1 DISE5.1 DISEÑÑO DE UNA LINEA DE CONDUCCIONO DE UNA LINEA DE CONDUCCION
7. ACUEDUCTOS8. DISEÑO DE UNA CAMARA ROMPE-PRESION9. GOLPE DE ARIETE
LINEA DE CONDUCCION
1. CRITERIOS DE DISEÑO
Ø En un sistema de abastecimiento de agua potable por gravedad, la L. de C. esta constituido por un conjunto de tuberías, válvulas, accesorios, estructuras y obras de arte encargadas del transporte del agua desde la captación hasta el reservorio.
1.1 CARGA DISPONIBLE
1.2 CAUDAL DE DISEÑO
Es la diferencia de elevación entre la estructura u obra de captación y el reservorio.
Se dimensiona para conducir el Caudal Máximo Diario (Qmd):
1md mQ k Q=
*mQ Poblacion Dotacion=donde
1.3 SELECCION DE LA TUBERIA
Se realiza de acuerdo a diversos criterios:
a. TIPO DEL MATERIAL DE LA TUBERIA
b. CALIDAD DEL AGUAc. RESISTENCIA MECANICA DEL MATERIALØ La resistencia de la tubería a la presión del fluido se
denomina clase de la tubería.
1.5100 (10 bar)15015
1.570 (7 bar)10510
1.550 (5 bar)757.5
1.435 (3.5 bar)505
FACTORDE
SEGURIDAD
PRESION MAXIMA DE
TRABAJO (m)A 20ºC
PRESION MAXIMA DE PRUEBA (m)
CLASE
CARACTERISTICAS TECNICAS DE LA TUBERIA PARA PRESION NTP-ISO-4422
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 m
350
375
400
425
450
475
500 msnm
L.G.H.
LIMITE TUBERIA C-5
L. G. ESTATICA
LIMITE TUBERIA C-7.5
LIMITE TUBERIA C-10
LIMITE TUBERIA C-15
A
1
2
3 4
B
SELECCIÓN DE LA CLASE DE TUBERIAPARA LAS PRESIONES MAXIMAS DE TRABAJO
1.4 DIAMETROS1.4 DIAMETROS
2.0 a 4.03.6 a 8.01.0 a 3.0
Tuberías en instalaciones hidroeléctricas con turbinas:Con inclinación y diámetro pequeñoCon inclinación y diámetro grandeHorizontales y gran longitud
1.0 a 2.00.5 a 0.71.5 a 3.0
Redes de distribución para agua potable e industrial:Tuberías principalesTuberías lateralesTuberías muy largas
1.5 a 2.0Tuberías de descarga en bombas
0.5 a 1.0Tuberías de succión en bombas centrifugas, de acuerdo con la carga de succión, longitud, temperatura del agua (menos de 70ºC)
VELOCIDAD MEDIA MAS ECONOMICA EN TUBERIAS (m/s)
según RICHTER
En la determinación del diámetro comercial se consideran diferentes soluciones y se evalúan diversas alternativas desde el punto de vista económico. Considerando el máximo desnivel en toda la longitud del tramo, el diámetro seleccionado deberá tener la capacidad de transportar el caudal de diseño con velocidades entre 0.6 a 3.0 m/s (ver Tabla de RICHTER, reglamentos) y las perdidas de carga por tramo calculado deberán ser menores o iguales a la carga disponible.
1.5 ESTRUCTURAS COMPLEMENTARIAS
1.5.a Válvulas de aire
1.5.b Válvulas de purga
1.5.c Cámaras rompe-presión
2. LINEA DE GRADIENTE HIDRAULICO (LGH)
3. PERDIDA DE CARGA
Ø La LGH indica la presión del agua a lo largo de la tubería bajo condiciones de operación.
Ø Es la energía necesaria para transportar una caudal de un punto a otro y que disipa el fluido por fricción.
Ø Las tuberías pueden clasificarse en largas y cortas (criterio L/D y 10% de perdidas por fricción).
Ø Las perdidas por fricción pueden lineales o locales.
3. PERDIDA DE CARGA …3.1 PERDIDA DE CARGA UNITARIA (S)3.1 PERDIDA DE CARGA UNITARIA (S)
3.2 PERDIDA DE CARGA POR TRAMO (3.2 PERDIDA DE CARGA POR TRAMO (hhff))
Ø Es la pérdida de energía por unidad de longitud.
Ø Se evalúa con la ecuación de:
Hazen & Williams: 0 .5 42 .6 30 .0 0 0 4 2 6 4 fh
Q C DL
=
Darcy & Wesibach:2 2
2 5
82f
L V f L Qh fD g g Dπ
= =
4. PRESION Y COTA PIEZOMETRICA
5. COMBINACION DE TUBERIAS
Ø De la ecuación de la energía entre 1 y 2:
2 21 1 2 2
1 22 2f LP V P Vz h h z
g gγ γ+ + − − = + +∑ ∑
Ø Al dimensionar el diámetro de la L. de C. puede no haber un único diámetro que proporcione la pérdida de carga deseada por lo que se requiere una combinación de diámetros de tuberías y clases.
Ø Cuando se combinan los diámetros de las tuberías se pueden manipular las pérdidas de carga y reducir las presiones dentro de rangos admisibles, disminuyendo el diámetro y en algunos casos el número de cámaras rompe presión, por lo que resulta un proyecto menos costoso.
5.1 DISE5.1 DISEÑÑO DE UNA LINEA DE CONDUCCIONO DE UNA LINEA DE CONDUCCION5. COMBINACION DE TUBERIAS …
Ø Referencias:HIDRAULICA DE TUBERIAS Y CANALESCapítulo 5 Sección 5.8 DISEÑO DE UNA CONDUCCIONDr. Arturo ROCHA FELICES
DISEÑO DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOSCapítulo 8: CONDUCCIONESCapítulo 10: CONDUCCION: DESARENADOR-TANQUE DE ALMACENAMIENTORicardo A. LOPEZ CUALLA
RESERVORIO DERESERVORIO DEALMACENAMIENTO DE AGUAALMACENAMIENTO DE AGUA
RESERVORIO …
DEFINICION - FUNCION
Regula la diferencia de volumen que se produce entre el ingreso de agua al reservorio (teóricamente constante) y la salida de agua, constituida principalmente por la demanda horaria, la cual es variable durante las horas del día.
La función principal es almacenar agua cuando el suministro es menor que el consumo y entregar el déficit cuando el consumo supera al suministro.
V = VOLUMEN DEL RESERVORIO = VREG + VI + VE
OTRA FUNCION: suministrar presión adecuada a la red de distribución.
RESERVORIO ...
CLASIFICACION
1. Por su UBICACIÓN HIDRAULICA
2. Por su UBICACIÓN CON RESPECTO AL TERRENO
3. Por el TIPO DE MATERIAL DE FABRICACION
RESERVORIO ...
DIMENSIONAMIENTO DEL RESERVORIO
1. CRITERIO HIDRAULICO- Ubicación Hidráulica
- Ubicación con Respecto al Terreno
- Volumen de Almacenamiento
2. CRITERIO ESTRUCTURAL- Estudio de la Capacidad Portante
- Selección del Tipo de Material
- Determinación del Refuerzo
- Proceso Constructivo
VREGULADO
3. % DEL CAUDAL MAXIMODIARIO
(No se conoce el Diagrama deVariaciones Horaraias)
BOMBEO CONTINUO
BOMBEO DISCONTINUO Multiplicar por: 24 Horas/# Horas de Bombeo
SEDAPAL: 0.18*Qmd
RNC: 0.25*Qmd
EN FUNCION DEL TAMAÑO DE LA POBLACION
EN FUNCION DEL USO EN LA ZONAVINCENDIO
FUNCION DEL REGLAMENTO
SEDAPAL: 7% DEL QmdVEMERGENCIA
1. METODO ANALITICO: INGRESO-SALIDA
DIAGRAMA DE VARIACIONES HORARIAS
2. METODO GRAFICO: ANALISIS DEL DIAGRAMA MASA(CURVA DE CONSUMOS ACUMULADOS:- La diferencia de ordenada entre dos tiempos es
el volumen consumido en ese tiempo.- La pendiente de la tangente representa el caudal
ese instante.- La pendiente de la recta entre dos puntos es el
caudal medio en ese intervalo.)CURVA DE CONSUMOS ACUMULADO
DETERMINACION DELVOLUMEN DE REGULACION
En la tabla siguiente se muestra el consumo horario de agua para una localidad.
Determine el volumen de regulación usando:
a. El Método de Analítico
b. El Método Grafico: Análisis del Diagrama Masa
713,950713,9502424
392,950392,9502323
334,858334,8582222
611,541611,5412121
686,278686,2782020
589,445589,4451919
599,087599,0871818
644,781644,7811717
794,180794,1801616
775,224775,2241515
654,548654,5481414
858,955858,9551313
1,181,8071,181,8071212
757,537757,5371111
573,522573,5221010
558,968558,96899
456,633456,63388
484,920484,92077
309,260309,26066
336,211336,21155
282,259282,25944
309,932309,93233
308,580308,58022
596,290596,29011
VARIACIONES DE VARIACIONES DE VOLUMEN DE VOLUMEN DE
CONSUMOCONSUMO (l/h)(l/h)
TIEMPOTIEMPO(hora)(hora)
DIAGRAMA DE VARIACIONES DE DIAGRAMA DE VARIACIONES DE CONSUMO HORARIOCONSUMO HORARIO
CURVA DE VARIACIONES DE CONSUM O HORARIO
0
200,000
400,000
600,000
800,000
1,000,000
1,200,000
1,400,000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
TIEMPO (hor as)
CO
NSU
MO
HO
RA
RIO
(l/h
)
CONSUMO HORA RIO CONSUMO MEDIO
713,95024
13,812,716S
392,95023
334,85822
611,54121
686,27820
589,44519
599,08718
644,78117
794,18016
775,22415
654,54814
858,95513
1,181,80712
757,53711
573,52210
558,9689
456,6338
484,9207
309,2606
336,2115
282,2594
309,9323
308,5802
596,2901
VARIACIONES DE VOLUMEN DE CONSUMO
(l/h)
TIEMPO(hora)
313,812, 716_ 575,530 576 16024
l m lConsumo Medioh h s
= = ≈ =
_ 1,181,807 328.3l lMaximo Consumoh s
= =
_ 282, 259 78.4l lMinimo Consumoh s
= =
Para que no se presente el Déficit/ Exceso:Consumo Medio = Producción
VOLUMEN DE REGULACION (VREG)
METODO ANALITICOMETODO ANALITICO: IngresoIngreso--SalidaSalida
TIEMPO DIFERENCIAS (m3)(hora) PARCIAL C. ACUMUL. PARCIAL P. ACUMUL. P ACUM - C ACUM
1 596 596 576 576 -20 -21 212 309 905 576 1,152 247 267 2673 310 1,215 576 1,727 512 266 2664 282 1,497 576 2,303 806 293 2935 336 1,833 576 2,878 1,045 239 2396 309 2,143 576 3,454 1,311 266 2667 485 2,627 576 4,029 1,402 91 918 457 3,084 576 4,605 1,521 119 1199 559 3,643 576 5,180 1,537 17 1710 574 4,217 576 5,756 1,539 2 211 758 4,974 576 6,331 1,357 -182 18212 1,182 6,156 576 6,907 751 -606 60613 859 7,015 576 7,482 467 -283 28314 655 7,669 576 8,058 388 -79 7915 776 8,446 576 8,633 188 -201 20116 794 9,240 576 9,209 -31 -219 21917 645 9,885 576 9,784 -100 -69 6918 599 10,484 576 10,360 -124 -24 2419 589 11,073 576 10,936 -138 -14 1420 686 11,759 576 11,511 -248 -111 11121 612 12,371 576 12,087 -284 -36 3622 335 12,706 576 12,662 -44 241 24123 393 13,099 576 13,238 139 183 18324 714 13,813 576 13,813 0 -138 138
TOTAL 3,965
MAX DIF (+) 1,539 3,965MAX DIF (-) 284 * 0.5VOL. REG 1,823 1,983
DE CONSUMO (l/ h)596,290
Consumo máximo = 1,181,807 l/h = 328.3 l/sConsumo medio = 13,812,716/24 = 575,530 l/h = 159.9 l/s
308,580309,932282,259336,211309,260
589,445
CONSUMO HORARIOCONSUMO (m3 )- O PRODUCION (m3) - IVARIACIONES DE VOLUMEN
776,224
573,522757,537
1,181,807858,955
484,920456,633558,968
654,548
Consumo mínimo = 282,259 l/h = 78.4 l/s
13,812,716
794,180644,781
334,858392,950713,950
599,087
686,278611,541
VI Ot
∆− =
∆( )V t I O∆ = ∆ −
VOLUMEN DE REGULACION (VREG)
METODO ANALITICOMETODO ANALITICO: IngresoIngreso--Salida Salida ……
VREG = MAX DIF (+) + /MAX (-)/
En la columna DIFERENCIA (Producción Acumulado – Consumo Acumulado):
VREG = 1,539 + /-284/
VREG = 1,823 m3
VOLUMEN DE REGULACION
METODO GRAFICO: Análisis del Diagrama Masa
DIAGRAMA MAS A DEL CONSUMO DE AGUA
0
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
7,000
8,000
9,000
10,000
11,000
12,000
13,000
14,000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
TIEMPO (hora)
VOLU
MEN
ACU
MUL
ADO
(m
3)
12,370 m3
10,550 m3
CURVA DE CONSUMOS ACUMULADOS
VREG = 12,370 - 10,550 = 1,820 m3
CONSUMOPRODUCCION
1.1.-- Reglamentos vigentes en la zona del proyectoReglamentos vigentes en la zona del proyecto
SUBSECTOR DE VIVIENDA Y CONSTRUCCIONSUBSECTOR DE VIVIENDA Y CONSTRUCCION
REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONESREGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONESNORMA DE SANEAMIENTO VNORMA DE SANEAMIENTO V
R.MR.M. N. Nºº 021021--9898--MTC/15.01MTC/15.01
S.030S.030 ALMACENAMIENTO DE AGUAALMACENAMIENTO DE AGUA
1 – Almacenamiento de agua potableAlmacenamiento de agua potable
1.1 – Volumen de regulaciVolumen de regulacióónn
El volumen de regulación deberá fijarse de acuerdo al estudio del diagrama masa correspondiente a las variaciones horarias de la demanda.Cuando se compruebe la no disponibilidad de esta información, se deberá adoptar como mínimo el 25% del promedio anual de la demanda como capacidad de regulación, siempre que el rendimiento de la fuente de abastecimiento sea calculado para 24horas de funcionamiento.
1.1.-- Reglamentos vigentes en la zona del proyectoReglamentos vigentes en la zona del proyecto
SUBSECTOR DE VIVIENDA Y CONSTRUCCIONSUBSECTOR DE VIVIENDA Y CONSTRUCCION
REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONESREGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONESNORMA DE SANEAMIENTO VNORMA DE SANEAMIENTO V
R.MR.M. N. Nºº 021021--9898--MTC/15.01MTC/15.01
S.030S.030 ALMACENAMIENTO DE AGUAALMACENAMIENTO DE AGUA
1 – Almacenamiento de agua potableAlmacenamiento de agua potable
1.2 – Volumen contra incendioVolumen contra incendio
En los casos que se considere demanda Contra incendio deberáasignarse un volumen adicional adoptado al siguiente:- Para áreas destinadas netamente a vivienda: 50 m3- Para áreas destinadas a uso comercial o industrial deberá
calcularse utilizando el grafico adjunto para agua de extinción, yconsiderando un volumen aparente de incendio de 3,000 m3 y elcoeficiente de apilamiento respectivo.
Independiente de este volumen de reserva los locales (Industriales, Comerciales y otros) deberán tener su propia reserva.
1.1.-- Reglamentos vigentes en la zona del proyectoReglamentos vigentes en la zona del proyecto
SUBSECTOR DE VIVIENDA Y CONSTRUCCIONSUBSECTOR DE VIVIENDA Y CONSTRUCCION
REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONESREGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONESNORMA DE SANEAMIENTO VNORMA DE SANEAMIENTO V
R.MR.M. N. Nºº 021021--9898--MTC/15.01MTC/15.01
S.030S.030 ALMACENAMIENTO DE AGUAALMACENAMIENTO DE AGUA
1 – Almacenamiento de agua potableAlmacenamiento de agua potable
1.3 – Volumen de reservaVolumen de reserva
Deberá justificarse la necesidad de un volumen adicional de reserva.
Reglamentos vigentes en la zona del proyecto...Reglamentos vigentes en la zona del proyecto...
SEDAPALSEDAPALSERVICIO DE AGUA POTABLE Y SERVICIO DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO DE LIMAALCANTARILLADO DE LIMA
NUEVO REGLAMENTO DE ELABORACIONNUEVO REGLAMENTO DE ELABORACIONDE PROYECTOSDE PROYECTOS
TITULO V - ALMACENAMIENTOCAPITULO 5.1 - VOLUMENES DE ALMACENAMIENTO
ART. 5.1.1. El almacenamiento se dimensionará para satisfacer los requerimientos de un determinado esquema integral de servicios.
ART. 5.1.2. Los volúmenes de almacenamiento deben comprender los requerimientos de regulación, incendio y reserva para interrupciones de servicio.
ART. 5.1.3. Para las habilitaciones indicadas en el Art. 3.2.1. a), se requerirá un volumen de regulación igual al dieciocho por ciento (18%) del consumo máximo diario.
Reglamentos vigentes en la zona del proyecto...Reglamentos vigentes en la zona del proyecto...
SEDAPALSEDAPALSERVICIO DE AGUA POTABLE Y SERVICIO DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO DE LIMAALCANTARILLADO DE LIMA
NUEVO REGLAMENTO DE ELABORACIONNUEVO REGLAMENTO DE ELABORACIONDE PROYECTOSDE PROYECTOS
TITULO V - ALMACENAMIENTOCAPITULO 5.1 - VOLUMENES DE ALMACENAMIENTO …
ART. 5.1.4. En las habilitaciones urbanas donde se considere demanda contra incendio, conforme lo indicado en el Art. 3.4.2. se requerirá un volumen adicional contra incendio como sigue:
- Residencial (Áreas de vivienda) 100 m3
- Comercial y/o industrial 200 m3
ART. 5.1.5. Para las habilitaciones citadas en el Art. 3.2.1. a), se requerirá un volumen adicional de reserva que sea igual al siete por ciento ( 7%) del consumo máximo diario.
ART. 5.1.6. Independientemente de estos volúmenes, las edificaciones en general (residencial, comercial, industrial y otros) deberán contar con sus propias reservas, en concordancia con lo establecido en la Norma S 200: Instalaciones Sanitarias para Edificación.
RESERVORIO ...
DIMENSIONAMIENTO DEL RESERVORIO
CON OPERACIONES DE BOMBEO
RESERVORIO ...
DIMENSIONAMIENTO DEL RESERVORIO
FORMAS ECONOMICAS
SECCION PRISMATICA:SECCION PRISMATICA: h = 1/3 V + k
donde: h = Profundidad (m)V = Volumen (cientos de m3) k = coeficiente que es función del volumen
0.70.7mas de 17mas de 17
1.01.014 14 –– 1616
1.31.310 10 –– 1313
1.51.57 7 –– 99
1.81.84 4 -- 66
2.02.0menos de 3menos de 3
kkV V ((cientos de mcientos de m33))
SECCION CIRCULAR: D = 2 a 4 h
Recomendado por SEDAPAL:- Altura mínima 2.50 m- Altura máxime 8.00 m
Agregar apuntes de Rivera Feijoo
• PRESFRESSED CONCRETE CYLINDRICALTANKS, L. R. GRESSY-1961.
RESERVORIO ...
DIMENSIONAMIENTO DEL RESERVORIO
FORMAS ECONOMICAS
Espesor del techo (cáscara o lámina) *:
* ACI SP-28 – CONCRETE THIN SHELLS
RESERVORIO ...
PARTES DE UN RESERVORIO
A. RESERVORIO
A.1 Cimentación
A.2 Fuste en reservorios elevados
A.3 Tanque o Cuba
A.3 Techo o cobertura
B. CASETA DE VALVULAS
B.1 Tubería de llegada
B.2 Tubería de salida
B.3 Tubería de limpia
B.4 Tubería de rebose
B.5 Tubería By-Pass
C. OTROS