Nueva Presentacion de Acueductos
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Universidad Nacional Experimental Francisco de Miranda Programa de Ingeniería Civil Departamento de Hidráulica ACUEDUCTOS Y CLOACAS Prof. Ing. Carlos Martins Alves
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Universidad Nacional ExperimentalFrancisco de Miranda
Programa de Ingeniería CivilDepartamento de Hidráulica
ACUEDUCTOS Y CLOACAS
Prof. Ing. Carlos Martins Alves
Intr
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OBJETIVO TERMINAL
Adquirir las competencias para el diseño, construcción y mantenimiento de sistemas de abastecimiento de agua y
recolección de aguas servidas.
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CONTENIDOS EVALUACIÓN
1.- Estudios preliminares para el diseño de los sistemas de abastecimiento de agua y
recolección de aguas servidas.
2.- Diseño de Redes de Distribución de Aguas.
Prueba Parcial 1
Diseño de sistemas de abastecimiento de agua (Líneas de Aducción por gravedad, por Bombeo
y estanques de almacenamiento).
Prueba Parcial 2
Diseño de Sistemas de Recolección de Aguas Servidas Prueba Parcial 3
PROYECTO FINAL 30 %
PLAN DE EVALUACIÓNIn
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BIBLIOGRAFÍA
Abastecimiento de agua (Teoría y Diseño) Y Cloacas y Drenajes.Autor : Arocha R., Simón R. Año: 1983. Ediciones Vega.
Abastecimiento de agua y alcantarillados.Autor: Rivas M., Gustavo.Año 1976. Editorial: Ediciones Vega.
Gaceta Oficial Extraordinaria 5318. “NORMAS GENERALES PARA EL PROYECTO DE ALCANTARILLADOS”. Editada en Abril 1999
Gaceta Oficial Extraordinaria 4103. “NORMAS SANITARIAS PARA EL PROYECTO, CONSTRUCCION, AMPLIACION, REFORMA Y MANTENIMIENTO DE LA INSTALACIONES SANITARIAS PARA DESARROLLOS URBANOS”. Editada en Junio 1989
Gaceta Oficial Extraordinaria N° 4.044. “NORMAS SANITARIAS PARA PROYECTO, REPARACIÓN Y REFORMA DE EDIFICIOS”. Editada en Septiembre de 1988. In
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BIBLIOGRAFÍA
Acueductos, cloacas y drenajes.Autor : Palacios Ruiz, Álvaro. Año: 2004. Ediciones UCAB.
Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados.Autor: López Cualla, Ricardo.Año 1995. Editorial: Escuela Colombiana de Ingeniería.
Acueductos teoría y diseño.Autor: Corcho Romero, Freddy y otros.Año 2005. Editorial: Universidad de Medellín.
Tuberías a presión en los sistemas de abastecimiento de agua. Autor: Méndez, Manuel. Año:1995. Ediciones UCAB.
Problemario de acueductos y cloacas. Autor: Genatios, Eduardo. Año: 1985. Ediciones de la biblioteca U.C.V. In
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La palabra acueducto proviene del latín aquae ductus ("conducción de agua") y es un sistema o conjunto de sistemas acoplados, que permite transportar agua en forma de flujo continuo desde un lugar en el que ésta es accesible en la naturaleza, hasta un punto de consumo distante. (Wikipedia).
RESEÑA HISTORICA
En el siglo VIII a.C., los asirios construyeron acueductos para abastecer de agua a la capital del reino, Nínive. También en esa época Ezequías, rey de Judea, hizo construir acueductos para
llevar agua a Jerusalén.
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RESEÑA HISTORICA
Se denomina alcantarillado o red de alcantarillado (del árabe al - qantara, el puente) al sistema de estructuras y tuberías usados para el transporte de aguas residuales o servidas (alcantarillado sanitario), o aguas de lluvia, (alcantarillado pluvial) desde el lugar en que se generan hasta el sitio en que se vierten a cauce o se tratan. (Wikipedia).
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Los sistemas de abastecimiento de agua potable, así como la recolección de aguas servidas correctamente diseñados, construidos, operados y mantenidos, constituyen uno los factores primordiales para garantizar la calidad de vida, la salud pública y el desarrollo de las comunidades.
IMPORTANCIA
¿Por qué?
Según los estudios de la Organización Mundial de la Salud (OMS) tanto las enfermedades relacionadas con el agua de bebida, como la disposición inadecuada de las aguas servidas y excretas, se encuentran entre las tres causas principales de muerte en el mundo y como la primera causa de consulta médica
Consecuencias
En los países en desarrollo 2,2 millones de personas, niños en su mayoría, mueran todos los años por enfermedades asociadas a la falta de agua apta para el consumo.
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CONSECUENCIAS
Además de que ocasiona:
- Anegamiento de sectores adyacentes a las viviendas por aguas residuales.- Deterioro del ambiente circunvecino, calzadas con aguas residuales, formación de lagunas, malos olores, insectos.- Bajos consumos de agua potable producto de la falta de sistemas de abastecimiento adecuados.- Propagación de enfermedades relacionadas con el aparato digestivo y piel.
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SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE A.P.
OBJETIVO:Suministrar el agua requerida por una población para satisfacer sus demandas. En cantidad, calidad, en forma permanente y con las presiones adecuadas, durante el periodo u horizonte de diseño.
PARTES CONSTITUYENTES DE LOS SISTEMAS DE DISTRIBUCION
1.- FUENTE.2.- OBRA DE CAPTACION.
3.- ADUCCION.4.- TRATAMIENTO.
5.- ALMACENAMIENTO.6.- DISTRIBUCION.
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COMPONENTES DE UN SISTEMA DE
ABASTECIMIENTO
Fuentes de abastecimiento
Son las encargadas de suplir los gastos de diseño
Deben ser
Permanentes
Capaces de suplir los gastos
Cumplir los estándares de calidad
Tipos de Fuentes de abastecimiento
Superficiales
Ríos, Lagos, Aljibes, Vertientes, Manantiales y otros afloramientos
Subterráneas
Pozos subterráneos
Pozos artesianos
Fuentes de abastecimiento
Son las encargadas de suplir los gastos de diseño
Deben ser
Permanentes
Capaces de suplir los gastos
Cumplir los estándares de calidad
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AGUAS SUPERFICIALES AGUAS SUBTERRANEAS
Aportan mayores caudales Caudales relativamente bajos
Caudales variables Caudales constantes
Muy poco requerimiento de bombeo Requieren bombeo
Grandes distancias de aducción Ubicación cercana al sitio de consumo
Costos de bombeo bajo Altos costos de bombeo
CARACTERISTICAS AGUAS SUPERFICIALES AGUAS SUBTERRANEAS
Turbiedad Variable Ninguna
Color Variable Constante
Temperatura Muy Alta Constante
Contaminación Bacteriológica
Generalmente contaminada Muy Poca
Contaminación Radiológica
Muy Expuestas Protegidas
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OBRAS DE CAPTACIÓN
Estructuras hidráulicas que permiten captar los gastos de diseño desde las fuentes de
aprovisionamiento
Según el tipo de Fuente
Son aquellas destinadas a extraer sólo los gastos de
diseño no incluyendo obras de almacenamiento
Se emplean para gastos pequeños y fuentes
permanentes
SIN REGULACIÓN CON REGULACIÓN
Qmin > Qmd
Son aquellas que además de la captación propiamente
incluyen obras de almacenamiento
Se construyen cuando la fuente no esta en condiciones de suplir durante
todo el año los gastos de diseño.
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Dique tomas con vertedero central ó lateral
Vertederos de derivación laterales
Galerías filtrantes
Obras con tomas de fondo
En general estas obras deben incluir medidores de agua para medir grandes volúmenes, los cuales pueden ser medidores tipo Parshall, tubos Pitot, entre otros.
OBRAS DE CAPTACIÓN TIPICAS PARA FUENTES SUPERFICIALES SIN REGULACIÓN
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LINEAS DE ADUCCIÓN
Son las estructuras hidráulicas encargadas de transportar el agua desde la captación hasta el sitio requerido.
Tipos
A superficie libre.
Conductos cerrados
Canales
a presión
Por gravedad
Por bombeo
Mixtos
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Utilizan el desnivel existente entre el punto de salida y llegada para transportar el líquido.
LINEAS DE ADUCCIÓN POR GRAVEDAD
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LINEAS DE ADUCCIÓN POR BOMBEO
Utilizan la energía externa para vencer los desniveles existentes entre el punto de salida y llegada para transportar el líquido. Mediante el empleo de equipos de bombeo.
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LINEAS DE ADUCCIÓN MIXTAS
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COMPONENTES DE ADUCCIÓN A PRESIÓN
• Tuberías: Constituyen el elemento básico, puede ser una ó varias construidas en forma simultanea o por etapas. El material más empleado es Acero, PVC, HFD, ACP, PEAD
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ESPECIFICACIONES DE LA TUBERIA DE PEAD
GEMACASDR 21 SDR 17 SDR 13,6 SDR 11 SDR 9
PE 806,3 BAR (90 PSI) 8 BAR (120 PSI) 10 BAR (150 PSI) 12,5 BAR (185 PSI) 16 BAR (235 PSI)
C=1,25
DIAMET.ESPESO
RPESO
ESPESOR
PESOESPESO
RPESO
ESPESOR
PESOESPESO
RPESO
mm. mm. Kg/Mt mm. Kg/Mt mm. Kg/Mt mm. Kg/Mt mm. Kg/Mt
MIN MIN Prom MIN Prom MIN Prom MIN Prom MIN Prom
75,0 3,6 0,827 4,5 1,015 5,6 1,237 6,8 1,470 8,4 1,767
90,0 4,3 1,181 5,4 1,457 6,7 1,772 8,2 2,122 10,1 2,544
110,0 5,3 1,771 6,6 2,170 8,1 2,615 10,0 3,158 12,3 3,783
125,0 6,0 2,275 7,4 2,763 9,2 3,371 11,4 4,085 14,0 4,888
160,0 7,7 3,724 9,5 4,527 11,8 5,522 14,6 6,686 17,9 7,991
200,0 9,6 5,791 11,9 7,074 14,7 8,589 18,2 10,409 22,4 12,486
250,0 11,9 8,962 14,8 10,985 18,4 13,421 22,7 16,217 27,9 19,435
315,0 15,0 14,211 18,7 17,464 23,2 21,299 28,6 25,724 35,2 30,871
355,0 16,9 18,032 21,1 22,194 26,1 26,997 32,2 32,633 39,7 39,225
400,0 19,1 22,945 23,7 28,082 29,4 34,253 36,3 41,437 44,7 49,757
500,0 23,9 35,853 29,7 43,949 36,8 53,556 45,4 64,746
630,0 30,0 56,673 37,4 69,692 46,3 84,869
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COMPONENTES DE ADUCCIÓN A PRESIÓN
• Estaciones de bombeo: Comprenden equipos de motobombas, controles eléctricos, válvulas, obras civiles necesarias para la debida operación.
• Obras de protección:
1. Control de golpe de ariete mediante mecanismos que permitan amortiguar las sobrepresiones.
2. Extracción de aire en las tuberías mediante la colocación de válvulas de expulsión de aire.
3. Admisión de aire para evitar presiones negativas en puntos altos de las líneas producto de roturas en las tuberías.
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VENTOSAS: Permiten desalojar el aire acumulado en las tuberías. Este se produce por que el aire a alta presión se disuelve en el agua, pero en los puntos altos, debido a las bajas presiones, este vuelve a su forma natural, creando bolsones que impiden correctamente el paso del agua, lo que ocasiona explosiones internas en las tuberías, produciendo oquedades en ellas y debilitándolas
TUBERIAV.
MANUALV.
AUTOMATICA
12” 4” ¾”
14” 4” ¾”
16” 6” 1”
18” 6” 1”
20” 6” 2”
24” 8” 2”
30” 8” 2”
COMPONENTES DE ADUCCIÓN A PRESIÓN
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•Obras de limpieza: Permiten la extracción de material sedimentable en las tuberías mediante la colocación de desarenadores y válvulas de limpieza (purgas).
COMPONENTES DE ADUCCIÓN A PRESIÓN
TUBERIA LIMPIEZA
2” 2”
2 ½” 2”
3” 2”
4” 2”
6” 4”
8” 6”
10” 6”
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COMPONENTES DE ADUCCIÓN A PRESIÓN
•Tanquillas rompe carga
•Válvulas reductoras de presión
• Válvulas reguladoras de presión.
• Obras de Control
Para regular gastos
Para regular presiones
Colocación de válvulas (mariposa, paso anular, entre otras)
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VALVULA DE TIPO MARIPOSA
COMPONENTES DE ADUCCIÓN A PRESIÓN
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VALVULAS DE PASO ANULAR
COMPONENTES DE ADUCCIÓN A PRESIÓN
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VALVULAS TIPO GLOBO
COMPONENTES DE ADUCCIÓN A PRESIÓN
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TANQUILLAS ROMPECARGA: En las líneas de aducción por gravedad los desniveles existentes pueden ser superiores a las cargas a las cuales pueden trabajar las tuberías. Esto obliga a disipar la energía antes de que se pueda presentar una ruptura en la conducción.
COMPONENTES DE ADUCCIÓN A PRESIÓN
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VALVULAS REDUCTORAS DE PRESION: Producen en su interior una perdida de carga constante.
VALVULAS REGULADORAS DE PRESION: Se usan para mantener una presión constante en la descarga, aunque las condiciones en la entrada varíen.
COMPONENTES DE ADUCCIÓN A PRESIÓN
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VALVULA DE TIPO COMPUERTA DE VASTAGO FIJO Y ASCENDENTE
COMPONENTES DE ADUCCIÓN A PRESIÓN
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VALVULAS DE RETENCION
COMPONENTES DE ADUCCIÓN A PRESIÓN
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COMPONENTES DE ADUCCIÓN A PRESIÓN
• Obras Complementarias: Comprenden obras adicionales que permiten el funcionamiento correcto del sistema.
1. Puentes colgantes ó fijos para el paso de depresiones.
2. Carreteras o vías de servicio.
3. Construcción de líneas de transmisión eléctrica.
4. Construcción de túneles.
5. Construcción de anclajes y apoyos para tuberías para contrarrestar los efectos producidos por los cambios de cantidad de movimiento.
6. Obras civiles para colocación de Equipos de Bombeo
TRATAMIENTO
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COMPONENTES DE ADUCCIÓN A PRESIÓN
Obras de distribución.
Su función principal distribuir el agua a los diferentes usuarios del sistema con presión adecuada, calidad y permanencia.
Usualmente están formadas por tuberías interconectadas entre si formando mallas cerradas ó sistemas abiertos
Siempre se utilizan conductos funcionado a presión bien sea por gravedad, bombeo ó mixtos.
Son parte esencial las tomas domiciliarias
Tem
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:
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es.
ESTUDIOS PREVIOS
Para el diseño de estructuras hidráulicas, debemos tomar en cuenta una serie de factores que incidirán directamente en su diseño, a esto se le llamara estudios previos, y serán muy importantes ya que de ellos dependerán la utilidad y eficiencia de las instalaciones que vayamos a diseñar:
- FUENTES DE ABASTECIMIENTO DISPONIBLE- ESTUDIOS DEMOGRAFICOS- ESTUDIOS SANITARIOS- ESTUDIOS SOCIECONOMICOS- ESTUDIOS TOPOGRAFICOS Y GEOLOGICOS.
Tem
a II
:
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FUENTES DE ABATECIMIENTO DISPONIBLE
Antes de tomar una decisión acerca de la fuente a usar se deberá hacer un estudio profundo y detallado acerca de:
1.- Estado Sanitario de la Hoyaa). Naturaleza geológica superficial.b). Característica de la vegetación.c). Presencia de moradores en las márgenes.d). Focos de contaminación cercanos.
2.- Caudales Disponibles.a). Fuentes superficiales sin regulación.
Qmin > QMD
b). Fuentes superficiales con regulación.
Tem
a II
:
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es.
Aparte de lo anteriormente expuesto, habrá de valorar la calidad del agua aportada por la fuente, porque en función de la calidad variara también el tipo de tratamiento necesario.
La Gaceta Oficial Extraordinaria 5021, de fecha 18 de Diciembre de 1995 nos clasifica los tipos de agua según pruebas físico-químicas y bacteriológicas además de normar la cantidad máxima de elementos químicos que puede poseer tanto para su aprovechamiento como para su desecho.
Las aguas se clasifican en:
FUENTES DE ABATECIMIENTO DISPONIBLE
TIPO 1
Subtipo 1A
Desde el punto de vista sanitario pueden
acondicionarse con la sola adición de desinfectante.
Subtipo 1B
Hay que aplicar tratamiento de coagulación, floculación,
sedimentación, filtración y cloración.
Subtipo 1C
Aguas que pueden ser acondicionadas por procesos
de potabilizacion no convencional.
Tem
a II
:
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es.
FUENTES DE ABATECIMIENTO DISPONIBLE
TIPO 2 Aguas destinadas a uso agropecuario.
TIPO 3Aguas marinas o de medios costeros destinados a la cría y explotación de moluscos consumidos
en crudo
TIPO 4Aguas destinadas a balnearios, deportes
acuáticos, pesca deportiva, comercial y de subsistencia
TIPO 5Aguas destinadas a usos industriales que no
requieran de agua potable
TIPO 6Aguas destinadas a la navegación y generación
de energía.
TIPO 7
Aguas destinadas al transporte, dispersión y desdoblamiento de poluentes sin que se
produzca interferencia con el medio ambiente adyacente
Tem
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ESTUDIOS DEMOGRÁFICOS
Estos cálculos nos ayudan a determinar la “POBLACION DE PROYECTO”.
DATOS CENSALES
AÑO POBLACION
1970 19290
1980 22762
1990 27314
2.45519801990
2276227314
12
12
tt
ppkO
199020102.4552731419902010 IFO TTkPP
364182010 P
METODO ARITMETICO: Consiste en agregar a la población actual del ultimo censo un numero fijo de habitantes por cada periodo en el futuro. Obviamente al representarse gráficamente da como resultado una línea recta.
Este método se aplica a pequeñas comunidades (rurales especialmente) y a ciudades grandes con crecimiento muy estabilizado.
Tem
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ESTUDIOS DEMOGRÁFICOS
UCF TTf rPP )1(2
CIUC
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UC
TT
P
PLog
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1DATOS CENSALES
AÑO POBLACION
1970 19290
1980 22762
1990 27314
METODO GEOMETRICO: Se puede aplicar este método si el aumento de la población es proporcional al tamaño de esta. La representación grafica seria una curva de interés compuesto. Este método produce a veces resultados muy altos, sobre todo en poblaciones que están comenzando a desarrollarse. Por lo tanto este método es aplicable a ciudades que no han alcanzado su desarrollo total y que se mantienen creciendo a una rata fija.
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ESTUDIOS DEMOGRÁFICOS
METODO LOGARITMICO: El crecimiento de la población tiene una velocidad proporcional al valor de la población en cada instante de tiempo, también es llamado “de tipo exponencial” y gráficamente se representa como una curva.
La aplicación de este método requiere el conocimiento de por lo menos tres censos, para poder tomo un valor promedio de una curva.
DATOS CENSALES
AÑO POBLACION
1970 19290
1980 22762
1990 27314
12
12
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LnPLnPkG
)(2 iGf tTkLnPLnP
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ESTUDIOS DEMOGRÁFICOS
METODO GRAFICO DE TENDENCIA: Consiste en dibujar en un sistema de coordenadas los datos de los censos pasados y prolongar la línea de tendencia general hasta obtener el valor de población en el año deseado.
METODO GRAFICO COMPARATIVO: Se deberán seleccionar varias poblaciones que en años anteriores hayan alcanzado la población actual de nuestra muestra, y que a su vez posean características similares de crecimiento. Se dibujan a partir de la población actual las curvas de crecimiento de esas poblaciones y luego se traza una curva promedio a la de esos crecimientos.
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OTROS ESTUDIOS PRELIMINARES
TIPOS DE VIVIENDASERVICIOS SANITARIOS EXISTENTESSITIOS DE DISPOSICION DE AGUAS SERVIDAS
ESTUDIOS SANITARIOS
ESTUDIOS SOCIOECONOMICOS
ACTIVIDADES ECONOMICAS BASICASPLANES DE DESARROLLO FUTURO
ESTUDIOS TOPOGRAFICOS Y GEOLOGICOS
TIPOS DE SUELOSLEVANTAMIENTOS ALTIMETRICOSLEVANTAMIENTOS PLANIMETRICOSLEVANTAMIENTOS PLANIALTIMETRICOS
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Demandas ó dotaciones de agua Cantidad de agua requerida para abastecer una población
en forma en forma optima. (cantidad de agua que se desea
consumir).
Consumo
Cantidad de agua realmente utilizada (consumida). El mismo esta condicionado por un factor muy importante a tomar en
cuenta la limitación de la oferta.
Sistema de abastecimiento Funciona en forma optima
Consumo = Demanda ó dotación
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CLASIFICACIÓN DE LOS CONSUMOS
1.- DOMESTICO: Constituido por el consumo familiar para lavado de ropa, baño y aseo personal, cocina, limpieza, riego de jardín, agua de bebida y el del correcto funcionamiento de las instalaciones sanitarias.
2.- INDUSTRIAL Y COMERCIAL: Varían mucho de acuerdo al tipo de comercio o industria. Si las industrias y comercios corresponden a pequeños locales (normales), se pueden tomar como consumos per cápita.
3.- PUBLICO: Es el constituido por el agua destinada a parques, jardines, lavado de vías publicas.
4.- INCENDIO: Se tomara en cuenta una duración de 4 horas y un caudal de 10 l/s en zonas residenciales de viviendas aisladas, 16 l/s en zonas comerciales mixtas y 32 l/s en zonas Industriales.
5.- PERDIDAS Y DESPERDICIO.
La unidad básica de expresión será en (lt/hab/dia). Su estimación debe basarse en datos estadísticos del pasado y del presente.
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FACTORES QUE AFECTAN EL CONSUMO
1.- TEMPERATURA: Entre mayor sea la temperatura mayor será el consumo. Por ejemplo se beberá mas agua, el aseo personal sera mas frecuente, etc.
2.- CALIDAD DEL AGUA: El consumo será mayor a medida de que la población tenga la certeza que el agua que consume es de optima calidad.
3.- CARACTERISTICAS SOCIOECONOMICAS: El consumo dependerá del nivel educativo y del nivel de ingresos de la población.
4.- PRESION EN LA RED DE DISTRIBUCION: Si se tienen altas presiones, se presentaran mayores desperdicios en el consumo domestico al abrir las llaves. Además de poder presentarse rupturas en las tuberías.
5.- MEDIDORES Y TARIFAS: Proveen control sobre el consumo de la población.
6.- ADMINISTRACION: Se podrá controlar eficientemente la reducción de fugas y desperdicios, además de controlar las conexiones clandestinas.
7.- SERVICIO DE SANEAMIENTO: A medida que existan mas servicios de saneamiento, menor será el consumo de agua.
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METODOLOGÍAS PARA ESTIMAR LAS DEMANDAS
Existen tres métodos para estimar demandas de agua en poblaciones, a saber:
• Método 2: Extrapolación de los valores de la población y la aplicación a estas cifras de dotaciones unitarias, de acuerdo a determinados tipos de uso y actividades urbanas.
• Método 1: Extrapolación de los valores históricos de la demanda real
•Método 3: Determinación de los diferentes usos de la tierra en planos de urbanismo y aplicación a estos de las dotaciones establecidas por los organismos competentes.
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DOTACIONES SANITARIAS
PoblaciónServicio con Medidor l/p/d
Servicio sin Medidor l/p/d
< 20.000 200 400
De 20 a 50.000
250 500
> 50.000 300 600
DOTACION INOSAREA DE A PARCELA
DOTACION (L/D)
Hasta 200 m2 1500 l/d300 m2 1700 l/d400 m2 1900 l/d500 m2 2100 l/d600 m2 2200 l/d700 m2 2300 l/d800 m2 2400 l/d900 m2 2500 l/d
1000 m2 2600 l/d1200 m2 2800 l/d1400 m2 3000 l/d1700 m2 3400 l/d2000 m2 3800 l/d2500 m2 4500 l/d3000 m2 5000 l/d
> 3000 m2 5000 l/d+ 100 l/d p/c 100 m2
DOTACIONES PARA VIVIENDAS UNIFAMILIARES
# DORMITORIOS DOTACION (L/D)
1 DORMITORIO 500 l/apto2 DORMITORIO 850 l/apto3 DORMITORIO 1200 l/apto4 DORMITORIO 1350 l/apto
5 DORMITORIO 1500 l/apto
DOTACIONES PARA VIVIENDAS MULTIFAMILIARES
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DOTACIONES SANITARIAS
OTRAS DOTACIONES
OFICINAS 6 l/d por m2 de área útil
LOCALES COMERCIALES
20 l/d por m2 de área útil
RESTAURANTES 50 l/d por m2 de área útil
FUENTES DE SODA, CERVECERIAS, ETC
60 l/d por m2 de área útil
LAVANDERIA AL SECO, TINTORERIA O
SIMILARES
30 l/kilo de ropa a lavar
LAVANDERIAS 40 l/kilo de ropa a lavar
CENTROS COMERCIALES
10 l/d por m2 de área bruta de construcción
CARNICERIAS, PESCADERIAS O
SIMILARES
25 l/d por m2 de área útil
ESTACIONAMIENTOS CUBIERTOS
2 l/d por m2 de área útil
SALA DE FIESTA O BAILE
30 l/d por m2 de área útil
PARQUES 0.25 l/d por m2
CENTROS ASISTENCIALES
CON H. 800 l/d/c
SIN H. 500 l/d/con.
PLANTELES EDUCATIVOS
40 l/a/d (externo)
500 l/a/d (semi Inter)
1000 l/a/d (interno)
200 l/per/d (per resi)
50 l/per/d (per No resi)GIMNASIO 10 l/d por m2 de área
útil
ZONAS VERDES, RIEGO DE JARDINES
2 l/d por m2 de área útil
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VARIACIONES DEL CONSUMO
(Fuente: Simón Arocha)
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VARIACIONES DEL CONSUMO
El consumo total medio a su vez tiene una variación respecto al tiempo, o lo que es lo mismo, sufre de una rata de variación en el tiempo.
Estas variaciones se expresan en porcentajes por lo que:
C. Med. D.
CO
NS
UM
O L
PS
.
HORAS0 H 24 H
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VARIACIONES DEL CONSUMO
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VARIACIONES DEL CONSUMO
Si se promedian los consumos instantáneos de esta grafica se obtendrá el consumo medio de ese día, pero si promediamos el consumo medio de las 365 graficas (correspondientes a un año), obtendremos el consumo medio promedio anual (QM). Por otro lado de las graficas correspondientes al año, aquella que tenga el mayor valor de consumo promedio, corresponderá al día de mayor consumo y eso se conoce como consumo máximo diario (QMD).
Si seguimos analizando la grafica, veremos que existe un pico claro en el consumo, es decir, un momento en el día en que el consumo es máximo. Si buscamos en las 365 graficas, veremos que existirá una en la cual el pico de consumo será mayor sobre todas las demás, y eso es lo que se define como consumo máximo horario (QMH).
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VARIACIONES DEL CONSUMO
El consumo medio (QM) para un proyecto en el caso que no dispongamos de las graficas de consumo, se puede obtener de la siguiente manera:
a.- Por dotaciones Per–Capita: Se estima la población futura al periodo de diseño correspondiente y se le asigna un consumo promedio por persona.
b.- Por plano Urbanístico: En el caso de existir un plano de desarrollo urbano, se le asignara a cada parcela una dotación de acuerdo a su uso
slPoblacionDOT
QM /86400
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ESTÚDIO DE DOTACIONES
PARCELA AREA (M2) USO DOTACIONDEMANDA
LTS/DIA LTS/SEG
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VARIACIONES DEL CONSUMO
QMD = K1 x Qm
QMH = K2 x Qm
1,20 < K1 <1,60
Consumo Máximo Diario (QMD): Es el día de máximo consumo en un año. 125 % del consumo Diario Promedio Anual.
Consumo Máximo Horario (QMH): Es la hora de máximo consumo en el del año. 250 % del consumo Diario Promedio Anual
Para poblaciones menores de 1000 hab., se establece generalmente un valor de 275 % del Qm, o según la ecuación.
M = 275 – 0,75X para poblaciones 1000<# Hab < 100.000K2= M/100
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INFLUENCIA DE LAS VARIACIONES DEL CONSUMO SOBRE EL SISTEMA
FUENTE DE ABASTECIMIENTO. OBRA DE CAPTACIÓN.LINEA DE ADUCCIÓN.
Debe diseñarse en base al Caudal Máximo Diario.
RED DE DISTRIBUCIÓN Caudal Máximo Horario.
ESTACIONES DE BOMBEO Y POZOS --- 15 AÑOSPLANTAS DE TRATAMIENTO --- 20 A 30 AÑOS
DIQUES Y EMBALSES --- 40 A 50 AÑOSLINEAS DE ADUCCIÓN GRANDES --- 40 AÑOS
PEQUEÑAS LINEAS --- 20 A 25 AÑOS
PERIODOS DE DISEÑO USUALES
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TIPOS DE TUBERIAS
ACUEDUCTOS CLOACAS
HIERRO FUNDIDO. (H.F.)HIERRO FUNDIDO DUCTIL (H.F.D.)
CONCRETOHIERRO GALVANIZADO (H.G.)
ASBESTO – CEMENTO A PRESION (A.C.P)ACEROP.V.C.
P.E.A.D.
P.V.C.CONCRETO
ARCILLA VITRIFICADAHIERRO FUNDIDO DUCTIL (H.G.D)
P.E.A.DACERO
1.- COSTOS2.- FLEXIBILIDAD
3.- RESISTENCIA A LA CORROSION4.- PRESIONES INTERNAS5.- PRESIONES EXTERNAS
6.- PESO
CRITERIOS PARA LA ELECCION DE LAS TUBERIAS
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PARTES CONSTITUYENTES DE UN PROYECTO
MEMORIA DESCRIPTIVA: Contendrá información acerca de los componentes y características del sistema, gastos medios y máximos, así como los coeficientes y formulas usadas para el calculo.
ANALISIS HIDRAULICO DEL PROYECTO: Contendrá los análisis para las diferentes hipótesis de calculo, además si el proyecto se incorporara a uno existente se deberá incluir la información sobre este punto.
APROBACION DE LAS FUENTES DE ABASTECIMIENTO: Otorgada por la autoridad sanitaria competente.
PLANOS: De conjunto del sistema, de planta de la red de distribución, planos de planta y de perfiles, planos de detalles de las tuberías, planos estructurales.
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ECUACIÓN FUNDAMENTAL DE CALCULO
852,187,4852,1
65,10xLxQ
xDCJ
ECUACIÓN DE HAZEM Y WILLIAM
852.1.. QLJ
VALORES DE CHIERRO FUNDIDO 110
HIERRO GALVANIZADO 120
A.C.P. 130
CONCRETO 90
P.V.C. , P.E.A.D. 140
ACERO 120
54,063,0355,0 xSxCxDV
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Sistemas de Distribución
Conjunto de elementos encargados del transporte y suministro de agua en calidad, cantidad y presión adecuada, desde los puntos de producción y/o almacenamiento hasta los centros de consumo: viviendas, comercios, industrias, hidrantes de incendio y riego
Elementos del sistema de distribución
• Tuberías.
Plásticas
HF
Acero
PVC
PEAD
• Piezas de uniónTapones
Codos.Tees
Yees
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Válvulas de operación
De seccionamiento
Tomas Domiciliarias
Estanque de almacenamiento
Compuerta
Estructura encargada de suministrar agua a cada usuario del sistema
Elementos de MediciónEquipos empleados para determinar el consumo de agua de cada suscriptor del sistema
Compensan las variaciones diarias del consumo y almacenan ciertas cantidades para cubrir incendios e interrupciones.
Purgas
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Elementos Especiales
HidrantesElementos empleados para extraer agua del sistema en caso de incendios, funcionan como válvulas de operación
Válvulas de control
Estaciones de Bombeo
Directo de pozos profundos a la red de distribución
Desde la red para incrementar presiones en algún sector de la red
Presión.
Caudales
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TIPOS DE REDES
Se clasifican de acuerdo a:
• Forma ó Topología
1. Ramificadas o Abierta
2. Cerradas
3. Mixtas
• Funcionamiento1. Por gravedad.
2. Por bombeo contra la red
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Redes Ramificadas o Abiertas
Aquellas formadas por una ó varias tuberías principales de las cuales salen ramificaciones. En estas los caudales que circulan en las tuberías se calculan para un escenario de gastos y consumos dado mediante la aplicación de la ecuación de continuidad Ventajas
• Diseño y regulación posterior
•simple, puesto que se conocen
•los gastos circulante
• Costo relativamente bajo
•
•En caso de rupturas de tuberías,
•Los usuarios aguas abajo del sitio de corte, quedan sin servicio
Las ampliaciones ó incrementos de consumo pueden generar presiones muy bajas, si estos no se previeron al inicio
• En los extremos de las ramificaciones se pueden originar problemas con aguas estancadas.
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Redes Ramificadas o Abiertas
• Son usuales en zonas donde la topografía impide la interconexión.
• En zonas donde las características del urbanismo impiden la interconexión a través de calles y avenidas (calles ciegas).
• Es típica en zonas donde el desarrollo urbano se da a lo largo de una vía (carretera)
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Redes Cerradas o malladas
Constituidas por sistemas de tuberías interconectadas entre si formando figuras cerradas. En estas los caudales que circulan para un escenario de gastos y consumos dado no se pueden calcular aplicando solo la ecuación de continuidad Ventajas
• Seguridad en el suministro en caso de roturas, ya que siempre existirán por lo menos dos caminos para el suministro
• No se forman zonas de aguas estancadas de larga duración, siempre existirá circulación
•Menores pérdidas de carga en el sistema, lo cual genera un mayor equilibrio de las presiones en la red.
Desventajas
• Mayor costo
•Diseño y operación mas complejo
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Redes Mixtas
• Son las mas comunes y consisten en una mezcla de las abiertas y las cerradas.
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Redes de distribución abastecidas por gravedad
El suministro de agua con presión suficiente a los usuarios proviene de uno o varios tanque ubicados en cotas adecuadas.En estos sistemas las tuberías que alimentan los estanques no forman parte de la red
Red abastecida por gravedad desde un estanque
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Red abastecida por gravedad desde dos estanques
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Redes de distribución abastecidas por Bombeo.
El suministro de agua proviene de un sistema de bombeo directo a la red con velocidad fija ó variable, la norma venezolana exige la colocación de un estanque compensador.
Red abastecida por bombeo con estanque compensador
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Red abastecida por bombeo y gravedad con un estanque
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INFORMACIÓN REQUERIDA
Para Sistemas Generales de Distribución
• Topografía de la ciudad.
• Forma, distribución, usos y densidades poblacionales de los espacios urbanos.
• Vialidad principal y futura.
• Ubicación posibles de estanque de almacenamiento.
• Fuentes de abastecimiento
• Horizontes de diseño.
•Planes de ordenamiento urbano de la ciudad
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INFORMACIÓN REQUERIDA.
Para Nuevos Desarrollos Urbanos.
• Planos de Urbanismo
• Uso, distribución espacial y áreas de las parcelas que conforman el parcelamiento
Residencial (doméstico)
Industrial
Comercial
Institucional
• Distribución de calles, veredas y avenidas que forman el parcelamiento y su conexión con la vialidad de la zona
• Topografía modificada referida a cartografía nacional, indicando cotas de parcelas • Ubicación del parcelamiento en el contexto urbano
• Escalas 1:1000
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Alimentación del futuro Urbanismo.
• Mediante el acueducto metropolitano, en este caso se requiere información del punto de alimentación, referida a presiones y gastos.
• Sistema independiente, en este caso se requiere información de la fuente de suministro (Pozo, río, etc)
• A través de los organismos prestadores del servicio
Carta Compromiso donde se establece: Nodos de alimentación, presión, gastos, fechas probables de suministro y costos del referido servicio.
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Criterios de diseño
Presiones de servicio en la red
El rango de presiones en la red debe ser adecuado, de manera de prestar un servicio eficiente a todos los usuarios del sistema, por tanto existirán valores mínimos y máximos establecidos en la norma respectiva.
Presiones Mínimas:
• Valores muy bajos generan servicio deficiente, puesto que no permiten que el agua llegue al usuario en cantidad y con la presión necesaria para el funcionamiento de piezas sanitarias• La norma actual establece una presión mínima de 20 m.c.a en zonas urbanas y 10 m.c..a en zonas rurales calculada con el nivel medio del estanque
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Presiones Máximas:
• Valores muy altos favorecen el uso excesivo del agua y pueden ocasionar daños a la instalaciones sanitarias domiciliarias.
• La norma actual establece una presión máxima de 70 m.c.a. en zonas urbanas y 40 m.c.a. en zonas rurales, calculadas con el nivel medio del tanque
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Velocidades en sistemas de distribución.
La velocidadCaudal de circulación
Diámetros
Es Función
Velocidades altas generan:
• Altas pérdidas de carga y en consecuencia necesidad de disponer mayor energía para suplir las presiones mínimas.
• Ruidos molestos en las tuberías y posibles vibraciones.
Velocidades bajas generan:
•Subutilización de la tuberías producto de las bajas pérdidas de energía y por ende mayores costos.
•Depósitos de materiales en las tuberías que ocasionan posibles obstrucciones o incrustaciones
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Para tomar en consideración los aspectos señalados, las normas establecen velocidades limites recomendadas.
05.05.1 Dv
La norma venezolana vigente emplea la expresión desarrollada por Mougnie
Donde:
v = velocidad en m/s
D = Diámetro de tubería en mts
Los valores comunes se resumen en la siguiente tabla
Tem
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Diámetro Vmax Qmax
mm plg m/s lps
75 3 0.70 3.05
100 4 0.75 5.89
150 6 0.80 14.14
200 8 0.90 28.27
250 10 1.00 49.09
300 12 1.10 77.75
350 14 1.20 115.45
Velocidades y gastos aconsejables
Estos valores son recomendados la experiencia indica que no son rígidos se pueden tomar un rango de 30% entre valores.
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Diámetros Mínimos
Las normas vigentes establecen como diámetro mínimo 80 mm para tuberías que transiten gasto doméstico y 150 mm para tuberías que abastecen hidrantes.
Es común en el país utilizar diámetros de 100 mm (4 plg) para abastecer tuberías que alimentan hidrantes
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Trazado en Planta de Redes de Distribución
No existe una normativa para el trazado de redes de distribución por tanto se indicaran algunas recomendaciones generales para proyectos específicos.
• Disponer de un plano de conjunto para conocer con exactitud el área a servir y su relación con otras áreas vecinas, de manera de tomarlas en cuenta en caso de ser necesario.
•Ubicar en el plano de conjunto los posibles sitios de alimentación del sistema a partir del acueducto principal.
• Ubicar en el plano de urbanismo una toma de agua frente a cada parcela, puesto que frente a esta deberá pasar una tubería.
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Trazado en Planta de Redes de Distribución
• Trazar las tuberías, paralelas a la acera y por el lado de la calle con mayor número de tomas
•La tuberías siempre deben ubicarse por vías ó espacios públicos no edificables (zonas de derecho de paso).
•En las calles con anchos superiores a 17 metros, se debe utilizar doble tubería de distribución
• Las tuberías se colocan tratando de conservar líneas rectas entre piezas de conexión
• Se permiten curvas suaves realizadas con las deflexiones que permitan las tuberías, en caso de no ser posible emplear codos
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Trazado en Planta de Redes de Distribución
• En caso de emplear sistemas ramificados, las longitudes de los ramales no deben exceder los 300 metros ó abastecer más de 200 viviendas.
• Al final de los tramos abiertos se recomienda colocar una válvula para realizar limpieza periódica y así evitar aguas estancadas.
•No se permite hacer deflexiones usando tubos cortos (niples)
• Unir la tuberías tratando de mantener la mayor área posible cubierta bajo mallas.
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EJEMPLO DE CÁLCULO DE RED RAMIFICADA
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Tramo
Gasto Gasto T. Long. Qd. D. J Σ JCota
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Estática
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Dinámica
EJEMPLO DE CÁLCULO DE RED RAMIFICADA
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• Asignación de gastos en los nodos.
• Trazado de la red de distribución.
• Selección del tipo de sistema, esto se realiza en base a la forma como se puede abastecer la futura red.
• Determinación de los Gastos Medios de Diseño, de acuerdo a las dotaciones consignadas en la gaceta ó a dotaciones unitarias o globales.
Procedimiento para el Dimensionado de la Red
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• Con las dimensiones obtenidas comprobar el funcionamiento de la red para otras condiciones de flujo
• Seleccionar una condición de flujo y predimensionar la red (darle dimensiones a las tubería, diámetros comerciales)
• Balancear hidráulicamente la red
• Comprobar el cumplimiento de las normas respecto a velocidades y presiones admisibles, si no se cumplen ajustar los
diámetros y volver a balancear la red.
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• Determinar los costos de las diferentes alternativas para seleccionar la más económica
• Estudiar varias alternativas en cuanto a diámetros, ubicación de estanques en caso de que existieran, bombas,
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