Red de Distribución Aguachica

23 DE FEBRERO DE 2015

PROYECTO DE REDES DE DISTRIBUCIÓN DEL MUNICIPIO DE AGUACHICA 2015

PROYECTO EPANET

DISEÑO: REDES DE DISTRIBUCION DEL MUNICIPIO DE AGUACHICA

CESAR JULIO GÓMEZ VILLAMARIN CÓDIGO: 2114601

LAURA MARCELA GRANDAS HOLGUÍN CODIGO: 2114600

YUDY MARIBEL SILVA SIEMPIRA CODIGO: 2104579

PRESENTADO A:

Mg. ING. LUIS FERNANDO CASTAÑEDA GALVIS

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

MECÁNICA DE FLUIDOS

BUCARAMANGA

2015

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TABLA DE CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN..........................................................................................5

2. OBJETIVOS2.1Objetivo

General....................................................................................................62.2Objetivos

específicos...............................................................................................6

3. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA..................................................................................................7

4. MEDIO FÍSICO NATURAL

4.1Geografía................................................................................................84.2Límites del

municipio.................................................................................................9

5. PARAMETROS DE DISEÑO5.1Clima.......................................................................................................95.2Población

Futura....................................................................................................105.3Nivel de

complejidad...........................................................................................105.4Periodo de

diseño....................................................................................................115.5Dotación

5.5.1Dotación Neta Máxima..................................................................................................115.5.2 Dotación Bruta......................................................................................................12

5.6Demanda5.6.1 Caudal Medio Diario

Qmd............................................................................................135.6.2 Caudal Máximo Diario

QMD..........................................................................................13

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5.6.3 Caudal Máximo Horario QMH..........................................................................................14

5.7Presiones mínima y máxima................................................................................................14

5.8 Selección de la bomba……………………………………………...……16

6. PROCEDIMIENTOS Y CALCULOS REALIZADOS............................................................................................17

7. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES......................................................................................18

8. BIBLIOGRAFIA……………………………………………………….………...19

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1. INTRODUCCION

El agua es el recurso más abundante del planeta, cubre aproximadamente una tercera parte de la superficie. Pero sólo un 3% del volumen total es agua dulce, y la mayor proporción está en las zonas polares y en mantos subterráneos profundos. La demanda total de agua ha crecido aceleradamente en las últimas décadas debido al crecimiento demográfico que se presenta a nivel mundial.

Se espera que todo asentamiento poblacional cuente con los servicios básicos necesarios para mejorar el bienestar de las personas que lo habiten. Entre estos servicios básicos, el agua potable es uno de los más indispensables.

En este trabajo se encuentran esbozadas las principales características del municipio de Aguachica Cesar, con el diseño de una Red de distribución de agua potable que tiene como objetivo conducir hasta cada domicilio, la cantidad de agua requerida por los usuarios, por medio de un sistema de tuberías.

Para tal fin se siguieron los lineamientos establecido por el Ministerio de Desarrollo Económico, en el Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico (RAS-2000) y la resolución modificatoria del mismo (Resolución 2320 de 2009).

Para la elaboración de esta red de distribución se usó el software EPANET, el cual permite realizar simulaciones en periodos prolongados del comportamiento hidráulico, efectuando un seguimiento de la evolución de los caudales en las tuberías, las presiones en los nodos, los niveles en los depósitos, entre otros.

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2. Objetivos

2.1 Objetivo General

Diseñar la red de Distribución de Agua del casco urbano del municipio de Aguachica Cesar, teniendo en cuenta la normatividad vigente.

2.2Objetivos Específicos

Realizar el montaje de la red en el programa EPANET para hacer una simulación a diferentes periodos de tiempo.

Tener un acercamiento a los diseños de redes de distribución de agua potable, a partir de la topografía del lugar, los patrones de demanda, y las normatividades vigentes.

Realizar los cálculos, análisis y correcciones pertinentes durante el desarrollo del proyecto, para obtener así una red de distribución útil, funcional y adecuada según el reglamento RAS 2000.

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3. Definición del Problema

Se debe realizar el montaje de la Red de distribución del municipio de Aguachica, a partir de un bosquejo de las manzanas del municipio con sus respectivas cotas.

Para cálculos de los diámetros se debe trabajar con PVC RDE-21. Utilizar tablas de PVC Unión Platino.

Asimismo, debe cumplir con las consideraciones de la resolución 2320 de 2009 y el RAS- 2000, con respecto a las pérdidas técnicas máximas permisibles y demanda. Se tiene que distribuir la demanda de la manera más conveniente a los nodos de la red de distribución.

Considerar que la población futura de diseño corresponde a 100.000 habitantes y que la población está distribuida uniformemente en las redes. El municipio de Cantagallo es muy plano por consiguiente se debe instalar una bomba que satisfaga la demanda en los nodos más críticos.

1) El programa debe correr en periodo extendido, para eso se debe incorporar una curva de modulación de la demanda que se presenta en la Figura 1.

2) Después de incorporar los diámetros verifique que todos los nodos de la red son abastecidos con una presión superior a 15 m.c.a. Si no es así, modifique los diámetros de manera que garantice un aumento en la presión en los nodos con deficiencias.

TABLAS Y GRÁFICAS

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Figura 1. Curva de modulación de la demanda

4. MEDIO FÍSICO NATURAL

4.1 Geografía:

Descripción Física: Localización Cabecera Municipal

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11:00 1.412:00 1.313:00 1.314:00 1.115:00 116:00 117:00 1.318:00 1.319:00 1.220:00 121:00 0.822:00 0.723:00 0.7

Patrón de DemandaHora Multiplicador

00:00 0.6501:00 0.6502:00 0.603:00 0.704:00 105:00 1.206:00 1.307:00 1.408:00 1.509:00 1.610:00 1.6


4.2 Límites del municipio

Aguachica es un municipio colombiano ubicado al sur del departamento del Cesar. Demográfica y económicamente es la segunda ciudad más importante del departamento y el centro urbano de mayor crecimiento en la región.

Aguachica está ubicada al Sur del Departamento del Cesar, a los 8º 18’ 45” de Latitud Norte y 73º 37´37” de longitud Oeste del Meridiano de Greenwich, entre la Cordillera Oriental y el valle del Río Magdalena, a una distancia de 301 kilómetro de Valledupar, la capital del Cesar.Su extensión territorial es de 876.26 kilómetros cuadrados que ocupa el 3,8% de la superficie del Departamento.

5 PARAMETROS DE DISEÑO

5.1 CLIMA

Según la Resolución 2320 de 2009, se entiende por poblaciones con "Clima Frío o Templado aquellas ubicadas a una altura superior a 1.000 metros sobre el nivel del mar y por poblaciones con "Clima Cálido" aquellas ubicadas a una altura inferior o igual a 1.000 metros sobre el nivel del mar.

Los pisos térmicos, son un sistema de medida que nos permite definir la temperatura de una zona, de acuerdo a la altura sobre el nivel del mar en que se encuentre. Este sistema, sólo se puede aplicar en el trópico americano, debido a sus características geográficas y atmosféricas. Dentro de los pisos térmicos se han definido cinco niveles denominados cálido, templado, frió, páramo y glacial.El piso cálido comprende las zonas localizadas entre cero y mil metros de altura sobre el nivel del mar; estas áreas presentan una temperatura promedio superior a los 24 grados centígrados (24°C). En Colombia, este piso abarca cerca de 913.000 Km2, correspondientes al 80% del territorio nacional, localizándose en las llanuras costeras tanto del Pacifico como del Caribe, en los valles del río Magdalena, Cauca, Cesar, Catatumbo y otros, así como también, en las extensas llanuras del Orinoco y el Amazonas.

Dado que la altura a la cual se encuentra ubicado el municipio de Aguachica es de 162 msnm, su clima se define como un clima cálido.

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http://es.wikipedia.org/wiki/Regi%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Ciudad

http://es.wikipedia.org/wiki/Cesar

http://es.wikipedia.org/wiki/Departamento_(entidad_subnacional)

http://es.wikipedia.org/wiki/Colombiano

http://es.wikipedia.org/wiki/Municipio


5.2 POBLACION FUTURAPara efectos de este diseño se considerará una población futura de 100.000 habitantes.

5.3 NIVEL DE COMPLEJIDAD

El nivel de complejidad se encuentra estipulado en el Título A del RAS 2000.

CAPÍTULO A.3

A.3 determinación del nivel de complejidad del sistemaA.3.1 niveles de complejidad del sistema. (Artículo 11)

Para todo el territorio nacional se establecen los siguientes niveles de complejidad:1. Bajo2. Medio3. Medio Alto4. AltoLa clasificación del proyecto en uno de estos niveles depende del número de habitantes en la zona urbana del municipio, su capacidad económica y el grado de exigencia técnica que se requiera para adelantar el proyecto, de acuerdo con lo establecido en la tabla A.3.1.TABLA A.3.1 (Asignación del nivel de complejidad)

(Ver link anexado en la bibliografía)

Nivel de complejidad

Población en la zona urbana (1)

(habitantes)

Capacidad económica de los usuarios(2)

Bajo < 2500 BajaMedio 2501 a 12500 BajaMedio Alto 12501 a 60000 MediaAlto > 60000 Alta

Notas: (1) Proyectado al periodo de diseño, incluida la población flotante. (2) Incluye la capacidad económica de población flotante. Debe ser evaluada Según metodología del DNP.

Como la población futura de diseño corresponde a 100.000 habitantes, el municipio de Cantagallo se ubica en el nivel de complejidad Alta

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5.4 PERIODO DE DISEÑO

En el titulo RAS 2000 define para todos los componentes del sistema de acueducto y alcantarillado los periodos de diseño máximos establecidos en la Tabla B.7.1, según el Nivel de Complejidad del sistema:

TABLA B.7.1

Nivel de Complejidad del sistema Periodo de Diseño Máximo

Bajo, Medio y Medio Alto 25 añosAlto 30 años

El sistema de acueducto del Municipio de Aguachica de acuerdo a la proyección en crecimiento poblacional, se encuentra clasificado en el nivel alto de complejidad, por lo cual el periodo de diseño de la red es de 30 años.

5.5 DOTACION

La resolución 2320 de 2009, en su artículo primero modificó el artículo 67 del RAS-2000, quedando estipulado el tema de dotación así:La determinación de la demanda de los sistemas de acueducto y alcantarillado serán las siguientes:

5.5.1 Dotación Neta Máxima. Es la cantidad máxima de agua requerida para satisfacer las necesidades básicas de un habitante sin considerar las pérdidas que ocurran en el sistema de acueducto. Siempre que existan datos de consumo histórico confiables para el municipio o distrito, la dotación neta máxima a utilizar en el diseño de un nuevo sistema de acueducto o la ampliación del sistema existente debe basarse en dichos datos.

La dotación neta máxima calculada no deberá superar los valores establecidos en la siguiente tabla, dependiendo del nivel de complejidad del sistema.

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TABLA 9 DOTACION POR HABITANTE SEGÚN EL NIVEL DE COMPLEGIDAD DEL SISTEMA

Nivel de Complejidad del Sistema

Dotación Neta Máxima para poblaciones con Clima Frio o Templado (L/Hab.día)

Dotación Neta Máxima Para poblaciones con Clima Cálido (L/Hab.día)

Bajo 90 100

Medio 115 125

Medio Alto 125 135

Alto 140 150

Para el caso de Aguachica como se tiene un nivel de complejidad del sistema Alto y un clima Cálido, se toma una Dotación Neta Máxima de 150 (L/Hab.día).

5.5.2 Dotación Bruta: De acuerdo con la resolución 2320 de 2009 expedida por el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, la dotación bruta es la cantidad máxima de agua requerida para satisfacer las necesidades básicas de un habitante considerando para su cálculo el porcentaje de pérdidas que ocurran en el sistema de acueducto.

La dotación bruta para el diseño de cada uno de los componentes que conforman un sistema de acueducto, indistintamente del nivel de complejidad, se debe calcular conforme a la siguiente ecuación:

D .bruta= Dneta1−%p

Dónde: D. Bruta: dotación bruta Dneta: dotación neta %p: pérdidas técnicas máximas admisibles

El porcentaje de pérdidas técnicas máximas admisibles en la ecuación anterior no deberá superar el 25%.

Dbruta= 1501−25%

=200 (L/hab.día)

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5.6 DEMANDA

5.6.1 CAUDAL MEDIO DIARIO

El caudal medio diario, Qmd, es el caudal medio calculado para la población proyectada, teniendo en cuenta la dotación bruta asignada. Corresponde al promedio de los consumos diarios en un período de un año y puede calcularse mediante la siguiente ecuación:

Qmd= P∗D .bruta86400

Dónde: Qmd = Caudal medio diarioP = Población Futura D. bruta = Dotación Bruta

Para este caso quedaría:

Qmd=100000∗20086400

=231.4815 L/s

5.6.2. CAUDAL MÁXIMO DIARIO

B.2.8.2 El caudal máximo diario, QMD, corresponde al consumo máximo registrado durante 24 horas a lo largo de un período de un año.

El caudal máximo diario se calcula mediante la siguiente ecuación:

QMD=Qmd∗K 1Siendo:QMD= caudal máximo diarioQmd= caudal medio diarioK1 = coeficiente de consumo máximo diario. Valor tomado de la tabla B.2.5K1=1.2

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Calculando el Caudal Máximo Diario para este caso quedaría:

QMD=231.4815∗1.20=277.78 L/s

5.6.3. CAUDAL MÁXIMO HORARIO

El caudal máximo horario, QMH, corresponde al consumo máximo registrado durante una hora en un período de un año sin tener en cuenta el caudal de incendio. Se calcula como el caudal máximo diario multiplicado por el coeficiente de consumo máximo horario, k2, según la siguiente ecuación:

QMH=QMD∗K 2

K2: Coeficiente de consumo máximo horario. Para este nivel de complejidad es K2=1.5 Valor tomado de la tabla B.2.6

QMH=231.4815∗1.5=347.22L/ s

A partir de este Caudal máximo Diario, se realizó el diseño de la red.

QMD=231.4815∗1.20=277.78 L/s

5.7 PRESIONES MÍNIMA Y MÁXIMA

El RAS 2000 en su numeral B.7.4.6 establece los rangos de presión en los cuales debe trabajar la red de distribución, cumpliendo con el lineamiento del RAS 2000 definimos las presiones mínimas y máximas respectivamente a continuación:

Presiones mínimas en la redLa presión mínima en la red depende del nivel de complejidad del sistema, tal como se especifica a continuación:

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Presiones Mínimas en la red de distribución

Nivel de complejidad Presión mínima (kPa) Presión mínima (metros)

Bajo 98.1 10Medio 98.1 10

Medio alto 147.2 15Alto 147.2 15

Las presiones mínimas establecidas en este literal deben tenerse cuando por la red de distribución esté circulando el caudal de diseño. Este parámetro es tomado en un nivel alto por indicaciones del docente con un valor mínimo de presión de 15m.c.a

Presiones máximas en la red menor de distribución

El valor de la presión máxima tenida en cuenta para el diseño de las redes menores de distribución, para todos los niveles de complejidad del sistema, debe ser de 588.6 kPa (60 m.c.a).La presión máxima establecida en este literal corresponde a los niveles estáticos, es decir, cuando no haya flujo en movimiento a través de la red de distribución pero sobre ésta esté actuando la máxima cabeza producida por los tanques de abastecimiento o por estaciones elevadoras de presión. Tablas de PVC Unión Platino. Las tablas que se usaron para el diseño de esta red fueron las de Unión Platino RDE 21 PVC, tomadas de PAVCO.

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En la red de Distribución diseñada para Aguachica se usaron tubos de 6’’,4’’, 3,2.1/2,2’’. Estas se definieron, con ayuda del software EPANET, el cual al hacer la simulación, permite observar, si estas tuberías brindan las presiones y velocidades requeridas.

SELECCION DE LA BOMBA

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Esta bomba fue escogida debido a que es la que mejor se ajusta a las demandas del pueblo.

6. PROCEDIMIENTOS Y CÁLCULOS REALIZADOS

A continuación se mostrarán los procedimientos más importantes que se llevaron a cabo para la elaboración de este trabajo, incluyendo una muestra de los cálculos tipo para cada ítem.

RESUMEN DATOS

Caudal Medio Diario Qmd=231.4815 L/ s

Caudal Máximo Diario QMD=277.78 /s

Caudal Máximo Horario QMH=347.22 L/s

El diseño de la red se realizó a partir del Caudal Máximo Diario QMD. El cual se tiene que dividir en cada uno de los nodos.

Distribución de Demanda por Nodos

Para determinar la demanda que debe suplir cada nodo y que la suma de estas sea igual a la total, se hicieron los siguientes cálculos:

Dn=SLM¿ ∗DT

Dónde:

SLM: Suma de las longitudes medias de los tubos que llegan al nodo.Lt: Longitud Total de las tuberías.DT: Demanda TotalCalculo Tipo

Demanda Nodo 1:

D 1= ❑141892.6

∗27.584=0.33449198

*ver anexo de Excel

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RESULTADOS IMPORTANTESNúmero de Nodos 1799

Longitud Total de la Tubería 141892.6 m

Altura Embalse 240.00m

Tubería de mayor diámetro 6’’-152.22 mm

Tubería de Menor Diámetro 2’’-54.58 mm

7. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

Al ejecutar la simulación de la red en EPANET, permite observar las características principales de la tubería.

A partir de esto se realizaron consultas al programa, como la búsqueda de conexiones con presiones no menores a 15 m.c.a. Esto con el objetivo de cumplir el planteamiento del problema, al principio se encontraba nodos con estas características, lo que obliga a realizar cambios en el los diámetros de los tubos.

Fue necesario adicionar un tanque debido a que las presiones máximas estaban superando el límite de 60 m.c.a

La Unión entre el tanque de almacenamiento y la red de distribución se hace con tubos de gran diámetro, por ello se denominan “Red Matriz” para este caso el diámetro fue de 6’’. Esto con el fin de suministrar el caudal necesario.

Este trabajo fue de carácter pedagógico, es por ello que en esta red de distribución no se contemplaron todos los parámetros que se deben tener en cuenta en la elaboración de la red de un acueducto, por ejemplo el esquema de conducciones que tenga en cuenta los caudales para incendios.

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8. BIBLIOGRAFIA

PDF TITULO B RAS 2000 http://www.minvivienda.gov.co/Agua/Documents/010710_ras_titulo_a_.pdf RESOLUCION 2320 DE 2009 http://www.igihm.com/index.php PROGRAMA EPANET

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http://www.igihm.com/index.php

http://www.minvivienda.gov.co/Agua/Documents/010710_ras_titulo_a_.pdf

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