,

RED DE DISTRIBUCION

7.T GENERALIDADES

se re lrama Red de Distribución ar conjunto de tuberías

ffffi:: ffi:.T:',:largo de todas Ias calles de la ciudad.

Esta red de distribución esta compuesta por ..redes principares o primarias,, cuyafrmción es de distribuir el agua a las diferentes zonas de ra urbe mediante circuitosprincipares que arimentan un conjunto de grandes áreas, y ras fuberías que sonalimentadas por circuitos princípales y a su vez arir,nentan a pequeñas áreas se le.denomina "redes secundarias o de relleno". Hay que tener ;;.,*,;. er cárcurode la red de distribución se hace sobre ras redes principares.

7.2 TIPOS DE REDES DE DISTRIBUCIÓN

La elección deltipo de red dependerá principarmente de Ia topografia der terreno, de laubicación de ra captación de ra fi:ente de abastecr*r."r., o.;;" ,"'a. iconformación fisica de ra pobración. *LU' uel reservono

según la forma de circuitos, ros sistemas de red de distribución se agrupan en:

oSistemasAbiertos(ramalesabiertos,parriIlas)

o SistemasCerrados(mallas)

7.2.I Sistema Abierto

Este tipo de red esta formado por unaIíneas.menores (ramifi caciones).

Iínea principal y de esta derivan una serie de

151

A) Rantificado tipo Árbol.-

SISTEMAABIERTO

Redes deRelleno

Este sistema es utilizado en pequeñas poblaciones que se extienden linealmente a lo

largo de una vía princiPal o río.

B) Sistema de parrílla.- El sistema parrilla posee líneas principales en ei sentido

longitudinal y transversal alimentando a una red de menores dimensiones' Este

sistema tiene la desventaja que en las zonas alejadas al reservorio, se incrementan las

perdidas de carga, reduciendo la presión disponible'

RedPrincipal

i--*

LineasSecundarias

---+

SISTEMADE PARRILLA

t52

7-2.2 Sistema Cerrados

En estos sistemas las Redes adoptan la forma de una malla o parrilla, donde el aguacircula en circuitos cerrados (circulación continua) obteniéndose un servicio maseficiente y continuo. En caso de reparaciones o mantenimiento de tuberías se puedenaislar una pequeña parte del sistema (pocas manzanas) afeptando el corte de circulacióna menos consumidores.

El sistema cerrado o de circuito se divide en dos grupos:

A) sistemas en Malla- Es aquel en que las tuberías principales rodean el área a servir,del cual suministran toda.la.'dotación por medio de fuberías de menor diámetro(secuirdarias) unidas por sus dos extremos a este circurto y están conectadas entre si.

LineasSecundarias

Este sistema es utilizado en ciudades de mediano y gran tamaño, teniendo la ventajade ser económicas puesto que la pérdida de carga se reduce al ser alimentado cada

- tramo por sus extremos. . .

ls3

7.3 I¡{FORMACTÓN NECESARIA PARA EL DISEÑO DE LA RED DE

DISTRIBUCIÓN

Para el diseño de la red de distribución, se tendrá que contar con la siguiente

iniorniación:

1-\¡

Plano Regulador de Desarrollo Urbano (si es que existiera), en este plano se

establece los usos actuales y futuros de la zona (comercial, industrial, vivienda)

indicando también sus densidades poblacionales.

Plano Topográfico del lugar, se realizara levantamiento topográfico a escala

l/2000 con curyas de nivel a cada metro del área del poblado para obtener ias

características del relieve del rerreno. En e[ plano debérá hgurar ias cailes

existentes y fururas (desarrollos futuros urbanísticos).

Ubicar la fuente de abastecimiento y el reservorio de almacenamiento

identificándose los posibles puntos de entradas del agua a la red de distribución.

El .caudal de trabajo para el diseño de la red, será con el caudal Máximo

Horario,

Qmaxhorario = KrxQp

Determinar las presiones necesarias en los distintos puntos de Ia red de

distribución. En muchos casos el relieve del terreno nos llevara a dividir el área

por servir en varias zonas de presión, a f,rn de mantener presiones mínimas (que

pueda llevar agua alas zonas de partes altas de la ciudad) y limitar las presiones

máximas (para no provocar daños en lás tuberías en las partes bajas de la

ciudad).

La velocidad del agua en las tuberías será como mínima de 0.60 m/s y la

velocidad máxima será de 3.00 m/s.

La presión mínima deberá ser 20 m de columna de agua y la presión máxima

será de 50 m de columna de agua, esto permitirá dividir la ciudad en zonas de

presión para cumplir dichas condicione§.

t54

7,4 HIDRAULICA DE LA RED DE DISTT{.IBUCION

a) Sistema Abierto

El cálculo de este sistema será semejante al diseño;{e la línea de conducción,

aplicaremos directamente la ecuación de Hazen y Williams. Así tendremqs:

Ilazen & Williams:

Perdida de carga:

it

0 = 0.0004t64gpt.ot'o:s+ ..

Q: Caudal (lt/s)

c: coeficiente de H&w, varia de acuerdo al tipo de material

D: Diámetro de la tubería (pulg)

S: pendiente de la linea de gradiente hidraulica(miKm)

b) Sistema Ceirado.-

Para el calculo hidráulico de este tipo de sistema, previamente deberemos esquematizar

los circuitos primarios y asignar los gastos a cada tramos de la red.

.

7.4.1 Asignación de los Gastos en los Tramos

o-hf!)

- _"

L

Para el dimensionamiento de una red deberemos de encontrar los

cada tramo. Existen método_s para determinar los gastos de salida,

caudal de servicio dentro de la tubería habrá dos criterios que son:

A) Método Cantiliber.- La cual se desarrolla similarmente

cargaq de una viga en voladizo, es decir consideraremos

servicio saldrá por un extremo aguas debajo de lá tubería.

caudales que circula

la cual para ubicar el

a la distribución

que todo el caudal

de

de

155

be

Donde el área de influencia para cada tubería se determinara frazando'ias bicectrizes

del ángulo de cada nudo.

Zona delnfluenciapara el tramo

B) Método de Viga Apoyada.- Asumiremos en este caso que el caudal de servicio

será análogamente cómo la distribución de una viga apoyada, es decir el caudal

saldrá por partes iguales en los extremos,,de la tubería. El área de'influencia se

determinara trazando la mediatriz de cada tramo.

156

c

Donde el área de'influencia para cada tubería se determinara trazando la mediatriz

de cada uno de los tramos.

Zona de ,lnfluencia /del nudo A ¡

\./lI

I

IrI

I

\

\-\- --)'-

7.4.2 Determinación de caudales

Para asignar el caudal que circula en cada tramo, haremos el siguiente procedimiento

primerirmente tendremos'que hallar el caudal uniiario-el cual se obtendrá a partir'de:

Odiseñoolt = --------- --.--' AreaTotal

I

_ _..1 l./t./r

t57

---tI

I

I

I

I

_l

A4

I

I

t_

f

\

\

El siguiente paso es determinar el caudal de salida en cada nudo(aplicando uno de ios

métodos de asignación de gastos) así tendremos:

ilr

A1

ql:qu x Alq2:qu'x A.2q3=qu x A3q4=qu x A4

A3

Lo siguiente será suponer caudales que recorrerán por cada tramo, considerando los

caudales de ingreso y de salida del circuito:

Se determinaran los caudales verdaderos, los diámetros, presiones y velocidad mediante

los métodos de cálculo que a continuación presentamos,

II

I

_l

I

+I

I

'+!"n

lr nlfI

M§OTI;CUTJ() HNDRÁULICO DE REDES DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA

mm¡ cü cálculo de la rcd, existen difere¡ltes métodos

lh ñtodos más habituales:

núíÜodo de Hardy Cross.-

Tdién conocido como el método de

ü¡Uibución de caudales en cada trarho de

rc corrigen los caudales. La corrección de

dentro de los cuales estudiaremos

Relajamiento, esta basado en realizar una

la red, el cual mediante un proceso iterativo

tales caudales se haliara mediante la formula:

;:-r

§e asignaran en los tramos de cada

fluyan en sentido de las agujas del

hfo

UotQ,....(D

circuitos signos positivos

reloj y signos negativos

a aquellos caudales que

a los flujos en sentido

LQ=- ;i,;

n:l.85 con H&W

n:2 con Darcy

con este método se debe tener como condiciones siguientes:

- Lasuma total de las perdidas de carga en un circuito deberán ser igual a cero.

- El caudal que llega a un nudo debe ser igual al caudal que sale del el.

El caudal que ingresa ala red debe ser igual al caudal que sale de esta.

fhf=0Q1=Q2

Circuito ae

e

159

contrario, luego se determinara para cada tramo ciel circuito las perdidas de carga

correspondientes luego haremos la corrección del caudal inicial trtilizando la formula

(l), obteniendo nuevos caudales ciolrde repetiremos el proceso hasta llegar a la exactittrd

dcseada.

Ejenrpto de Cátculo Hidráulico.' i-..

Se pide calcular ios caudales en cada tramo del sistema, si el caud'al d" ing..ro a la red

es de 150 lt/s y todos las tuberías son de 8 pulgadas con C= 120{pie/s. Según el

esquema. mostrado:

t SO tUs\

.Solución:

150 lUs

Se supondrá caudales iniciales en cada tramo de los circuitos de tal manera que estos

sean proporcionales y se tomara en cuanta para el desarrollo de los cálculos el sentido

de dichos flujos.

150 lUs

.»

I

Circuito

I

fubAB

Llkm) G(./pie/s) D(pulq) K-coef Qo(l/s) hfnl hfo/Qo AQ(l/s)o5 120 I 0.00490 75 14 4)Q=Q+¿o

AD 0.1d

0.1511.9s 86.95o.4 120 q

8

0.00392 AE-t J 1 1.53DE 0-5 120 11.95 -63.05

-63.050.00490 -75 1A A') 0.19 I t.y3EB o_4 120 8 0.00392 -25 -1.51

-13.040.06 1 1.9S+32.34 19.290.59

C¡rc¡¡ilo Tub L(km) C({oie/sl f'l/ a K-coef Qo{l/sl hfolm)

ilEB 04 120

hfo/Qo _ AQ{t/s} Q=Q+AQ8 0.00392 ¿5 1.51BC

0.06 -32.34-11.9s -19.29120 I 0.00490 100 24.55CF

0.25 -32.34 67.66120 8 0.00392 100 19.64FE

0.20 -32.34 67.66120 I 0.00490 -50 -6.81 0.14 -32.34 -82.3438.89 0.65

--\r.

Haciendo Ia corrección ar caudar iniciar e iterando varias veces, tendremos:- 13.04 20 o^LQ =-. ---I-:"-:-- = I I qs .

^n - - 38.89+ r.85;ó.lt = I l.es ; Le = -,*l;¡; =32.34

Se debe tener mlly en cuenta los tramos comunes a los circuitos, en nuestro caso es eltramo EB, el cual es compensado por la corrección del otro circuito.

ii

Tub hfo(m) hfo/Qo AO/l/sl Q;Q+AQ hfo(m) hfo/Qo AQ(lls) Q=Q+AQ

85.66

hfo(m)

1AMAB 18.95 0.22 hfo/Qo AQ(l/s) Q=Q+AQ1.01 85.S4 18.55 0.22 -0.28AD -8.37 0.13 1.01 -64.06

0.22 -0.01 85.65-8.62 0.13 -0.28 -64.34

-u.34-8.69

10.86DE 10.46 0.17 1.01 -64.06 -10.77 0.17 -0.28

-0.28+0.13

0.14 -0.01 -64.35

EB 0.94 0.05 '1.01+3.14 21.42 1!70.30

q!§0.57

0.17 -0.01 -64.35

1.06 0.5721.27 1,12 0:05 -0.0t +9.63 21.29

0.01 0.58

Tub

EB

hfo(m)

-0.94

hfo/Qo^Q(l/s)

Q=Q+AQ hfo(m) hfo/Qo AOIU Q=Q+AQ

-21.27hfo(m)

-1.12'

hfo/Qo^Q(Us)

0.05 -3.14+1 .01 -21.42 -1.14

10.91

0.05

o.17

-0.13+0.28Q=O+^o

BC 11.92 0.18 -3.14 64.52 .-0.130.05 -0.03+0.01 -21.29

CF 9.53 o'ta 64.39 10.87 0.17 -0.03 64.36-3.14 64.52 8.73 o-14 -0.13FE 17.14 o21

64.39 8.70 0.14 -0.03 64.36-3.14 -85.48 -18.36 0.21 -0.133.37 0.58

-85.61 -18.42 0.22 -0.03 . -85.640.14 0.57 0.03 0.58

161