DISEÑO DE SISTEMAS DE AGUA POTABLE

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(1)

SEMINARIO

SEMINARIO

SEMINARIO

SEMINARIO

DISEÑO DE SISTEMAS

DISEÑO DE SISTEMAS

DISEÑO DE SISTEMAS

DISEÑO DE SISTEMAS

DE ABASTECIMIENTO

DE ABASTECIMIENTO

DE ABASTECIMIENTO

DE ABASTECIMIENTO

DE AGUA POTABLE

DE AGUA POTABLE

DE AGUA POTABLE

DE AGUA POTABLE

EXPOSITOR

EXPOSITOR : : INGº INGº CIVIL VIA Y RADA CIVIL VIA Y RADA VVALLADOLID, ALLADOLID, FLAFLAVIO JVIO J.. EXPOSITOR

(2)
(3)
(4)

DISTRIBUCION GLOBAL DEL AGUA

DISTRIBUCION GLOBAL DEL AGUA

DISTRIBUCION GLOBAL DEL AGUA

DISTRIBUCION GLOBAL DEL AGUA

Del

Del

Del total

Del totaltotal detotal dede aguade aguaagua deagua dede lade lala Tierra,la Tierra,Tierra, 1Tierra, 11,1,,386,386386 millones386 millonesmillones demillones dede kilómetrosde kilómetroskilómkilómetros etros cúbicos (cúbicos (cúbicoscúbicos (332(332332.332..5.55 millones5 millonesmillonesmillones

de

de

de millas

de millasmillas cúbicas),millas cúbicas),cúbicas), alrededor cúbicas), alrededor alrededor dealrededor dede unde unun 96un 9696 por 96 por  por ciento, por ciento,ciento, esciento, eses aguaes aguaagua saladaagua saladasalada.salada.. Del. DelDel aguaDel aguaagua dulceagua dulcedulcedulce

total,

total,

total, un

total, unun 68un 6868 por 68 por  por ciento por cientociento estáciento estáestá confinadaestá confinadaconfinada enconfinada enen losen loslos glaciareslos glaciaresglaciares yglaciares yy y lala nievela nievela nieve.nieve.. . Un 30UnUn 30Un 30 por 30 por  por ciento por cientocientociento

del

del

del agua

del aguaagua dulceagua dulcedulce estádulce estáestá enestá enen elen elel sueloel suelosuelo.suelo.. Las. LasLas fuentesLas fuentesfuentes fuentes superficialsuperficialsuperficiales desuperficiales deeses de aguade aguaagua dulce,agua dulce,dulce, comodulce, comocomo lagoscomo lagoslagoslagos

y

y

y ríos,

y ríos,ríos, solamenteríos, solamentesolamente correspondensolamente correspondencorcorresprespondeonden n aaa a unos 93unos 93unosunos 93,93,,100,100100 kilómetros100 kilómetroskilómetros cúbicoskilómetros cúbicoscúbicos (cúbicos ((22(2222,22,,300,300300 millas300 millasmillasmillas

cúbicas),

cúbicas),

cúbicas), lo

cúbicas), lolo quelo queque representaque representarepresenta unrepresenta unun 1un 11/1//150/150150 del150 deldel unodel unouno por uno por  por ciento por cientociento delciento deldel totaldel totaltotal deltotal deldel aguadel aguaagua.agua... AAAA pesar  pesar  pesar de pesar dedede

esto,

esto,

esto, los

(5)

F

F

U

UEN

ENT

TES

ES D

DE AG

E AGU

UA

A

F

F

U

UEN

ENT

TES

ES D

DE AG

E AGU

UA

A

 (a)(a)(a)(a) R R R R íoíoíoío oooo lago,lago,lago,lago, fuentefuentefuentefuente dededede recargarecargarecargarecarga dededede acuíferoacuíferoacuíferoacuífero

 (b)(b)(b)(b) SSSSuelouelouelouelo poroso poroso poroso poroso nononono saturadosaturadosaturadosaturado

 (c)(c)(c)(c) SSSSuelouelouelouelo poroso poroso poroso poroso saturadosaturadosaturadosaturado

 (d)(d(d(d)) ) TerrenoTeTeTerrenorrrrenenoo impermeableimpermeableimpermeableimpermeable

 (e)(e)(e)(e) AAAAcuíferocuíferocuíferocuífero nononono confinadoconfinadoconfinadoconfinado

 (f)(f)(f)(f) MMMManantialanantialanantialanantial

 (g)(((g)gg) ) PozoPozoPPozozoo SSSSanitarioanitarioanitarioanitario oooo NNNNoriaoriaoriaoria

(6)

C

C

A

AL

LIID

DA

AD

D D

DE

EL

L AG

AGU

UA

A

C

C

A

AL

LIID

DA

AD

D D

DE

EL

L AG

AGU

UA

A

  

 NORMAS NA

 NORMAS NA

 NORMAS NA

 NORMAS NA

CCCC

IONA

IONA

IONA

IONA

L

L

L

L

ES E IN

ES E IN

ES E IN

ES E IN

T

T

T

T

ERNA

ERNA

ERNA

ERNA

CCCC

IONA

IONA

IONA

IONA

L

L

L

L

ES

ES

ES

ES

L

L

L

L

EY GENERA

EY GENERA

EY GENERA

EY GENERA

L

L

L

L

D

D

D

D

E AG

E AG

E AG

E AG

U

U

U

U

AS

AS

AS

AS

ORGANIZA

ORGANIZA

ORGANIZA

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CCCC

IÓN M

IÓN M

IÓN M

IÓN M

U

U

U

U

 N

 N

 N

 N

D

D

D

D

IA

IA

IA

IA

L

L

L

L

D

D

D

D

E

E

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E

L

L

L

L

A SA

A SA

A SA

A SA

LUD

LUD

LUD

LUD

(

(

(

(

OMS

OMS

OMS

OMS

)

)

)

)

ORGANIZA

ORGANIZA

ORGANIZA

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CCCC

IÓN

IÓN

IÓN

IÓN

P

P

P

P

ANAMERI

ANAMERI

ANAMERI

ANAMERI

CCCC

ANA

ANA

ANA

ANA

D

D

D

D

E SA

E SA

E SA

E SA

LUD

LUD

LUD

LUD

(

(

(

(

O

O

O

O

P

P

P

P

S

S

S

S

)

)

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P

P

ARAME

ARAME

T

T

ROS

ROS

P

P

ARAME

ARAME

T

T

ROS

ROS

BA

BA

BA

BA

CCCC

T

T

T

T

ERIO

ERIO

ERIO

ERIO

GI

GI

GI

GI

CCCC

OS

OS

OS

OS

o o o o FÌFÌFÌFÌ

SI

SI

SI

SI

CCCC

OS

OS

OS

OS

o o o o

QU

QU

QU

QU

ÌÌÌÌ

MI

MI

MI

MI

CCCC

OS

OS

OS

OS

o o o

o

P

P

P

P

RESEN

RESEN

RESEN

RESEN

CCCC

IA

IA

IA

IA

D

D

D

D

E

E

E

E

ME

ME

T

T

A

A

L

L

ES

ES

ME

(7)

C

ONSTAN

C

IA DE EXISTEN

C

IA Y

C

ONSTAN

C

IA DE EXISTEN

C

IA Y

DISPONIBILIDAD DEL RE

C

URSO HIDRI

C

O

(8)

A

F

ORO DEL AGUA

A

F

ORO DEL AGUA

 ¿QUE¿QUE ESES ELEL AAFFOROORO DELDEL AGUA?AGUA?

El

El aforoaforo eses elel procedimiento procedimiento dede medir medir unun caudal,caudal, mediantemediante elel cualcual  podemos

 podemos determinar determinar lala cantidadcantidad dede aguaagua queque estaesta circulandocirculando enen unun  punto

  punto determinadodeterminado dede nuestrosnuestros canales,canales, riachuelos,riachuelos, quebradas,quebradas, etcetc.. Para

Para poder  poder realizar realizar unun aforoaforo eses necesarionecesario conocer conocer elel áreaárea dede lala secciónsección transversal

transversal deldel caucecauce dede lala corrientecorriente dede aguaagua yy lala velocidadvelocidad concon lala queque esta

esta avanzaavanza..

Q = A x V

Q = A x V

Q

Q = C= Caudal o Gasto.audal o Gasto.

A

A == Área de la sección transversal.Área de la sección transversal.

V

V == Velocidad media del agua en el punto.Velocidad media del agua en el punto.

 ¿QUE¿QUE MÉTODOSMÉTODOS DEDE AAFFOROORO SESE PUEDENPUEDEN EMPLEAR?EMPLEAR?

Son

Son variosvarios loslos métodosmétodos queque sese pueden pueden emplear emplear para para aforar aforar elel agua,agua, loslos más

(9)

a)

a) MétodoMétodo usandousando dispositivosdispositivos especialesespeciales talestales comocomo::

aa..11.. VER TEDEROSVER TEDEROS..-- EstosEstos pueden pueden ser ser triangulares,triangulares, rectangularesrectangulares yy trapezoidales,

trapezoidales, sobresobre estosestos últimosúltimos loslos másmás conocidosconocidos sonson loslos llamadosllamados ³Cipolleti´

³Cipolleti´..

La

La ecuaciónecuación generalgeneral dede loslos vertederosvertederos eses::

N N Q = K L H Q = K L H Donde: Donde: Q = Caudal;

Q = Caudal; K , NK , N == coeficientes;coeficientes;

L = Longitud de cresta

L = Longitud de cresta HH == tirante de aguatirante de agua

aa..22.. CCANALETASANALETAS..-- TienenTienen formasformas alargadasalargadas;; enen esteeste grupogrupo sese

encuentran

encuentran loslos medidoresmedidores tipotipo ³Parshall´,³Parshall´, ³RB³RBCC´´..

Para

Para aforar,aforar, basta basta concon conocer conocer lala alturaaltura queque tienetiene elel aguaagua queque discurrediscurre  por 

  por estosestos dispositivos,dispositivos, concon estaesta alturaaltura sese recurrerecurre aa unasunas tablastablas elaboradas

elaboradas para para cadacada unouno dede ellosellos dondedonde sese determinadetermina lala cantidadcantidad dede agua

agua circulantecirculante.. EstosEstos dispositivosdispositivos sonson loslos másmás recomendablesrecomendables por  por susu  precisión

 precisión yy facilidadfacilidad enen lala lecturalectura.. EstosEstos dispositivosdispositivos sonson fácilesfáciles dede construir 

(10)

 b) Método usando Orificios:  b) Método usando Orificios:

Un orificio no es más que la abertura de una compuerta cuando esta se Un orificio no es más que la abertura de una compuerta cuando esta se levanta mediante el timón de maniobras. Por la acción de la altura del levanta mediante el timón de maniobras. Por la acción de la altura del agua, por este orificio o abertura empieza a circular el agua de un lado agua, por este orificio o abertura empieza a circular el agua de un lado a otro de la compuerta.

a otro de la compuerta.

La ecuación general del orificio es La ecuación general del orificio es

Q = Caudal

Q = Caudal C = CC = Coeficiente.oeficiente. AA == ÁreaÁrea

G = gravedad

G = gravedad hh == tirante de aguatirante de agua

c)

c) MétodoMétodo usandousando elel CCorrentómetroorrentómetro::

El

El correntómetrocorrentómetro eses unun instrumentoinstrumento queque sese usausa para para medir medir lala velocidadvelocidad del

del aguaagua queque circulacircula enen loslos canales,canales, caucescauces dede loslos ríos,ríos, quebradas,quebradas, etcetc.. Tiene

Tiene lala ventajaventaja dede ser ser transportable,transportable, sinsin embargoembargo susu operaciónoperación tienetiene que

que estar estar enen manosmanos dede personal personal debidamentedebidamente entrenadoentrenado..

 gh CA

(11)

Estos

Estos correntómetros

correntómetros se

se calibran

calibran en

en laboratorios

laboratorios de

de

hidráulica,

hidráulica, una

una formula

formula de

de calibración

calibración es

es la

la siguiente

siguiente::

V

V =

= aa nn +

+ bb

Donde

Donde::

V

V es

es la

la velocidad

velocidad del

del agua,

agua, en

en m/

m/ ss

nn es

es él

él numero

numero de

de vueltas

vueltas de

de la

la hélice

hélice por 

 por segundo

segundo..

aa es

es el

el paso

 paso real

real de

de la

la hélice

hélice en

en metros

metros..

 b

 b es

es la

la llamada

llamada velocidad

velocidad de

de frotamiento

frotamiento en

en m

m // ss

C

omo

C

omo el

el correntómetro

correntómetro mide

mide la

la velocidad

velocidad en

en un

un punto,

 punto, para

 para

obtener 

obtener la

la velocidad

velocidad media

media de

de un

un curso

curso de

de agua

agua se

se deben

deben en

en

ciertos

ciertos casos,

casos, medir 

medir la

la velocidad

velocidad en

en dos,

dos, tres

tres oo más

más puntos,

 puntos,

aa diversas

diversas profundidades

 profundidades aa lo

lo largo

largo de

de una

una vertical

vertical yy aa partir 

 partir 

de

(12)

d)

d)

Método

Método

del

del

flotador  

flotador::

C

uando

C

uando no

no se

se dispone

dispone de

de ninguno

ninguno de

de los

los dispositivos

dispositivos de

de

medición

medición antes

antes señalados,

señalados, se

se puede

 puede recurrir 

recurrir aa este

este método,

método,

 por 

  por ser 

ser práctico

  práctico y

y fácil

fácil de

de realizar 

realizar.. Para

Para este

este método

método se

se

necesita

necesita de

de un

un flotador 

flotador (que

(que puede

  puede ser 

ser una

una pelotita

  pelotita de

de

 plástico,

 plástico, una

una pequeña

 pequeña madera,

madera, oo una

una hoja

hoja de

de algún

algún arbusto

arbusto;;

también

también se

se necesita

necesita de

de un

un reloj

reloj (para

(para medir 

medir el

el tiempo

tiempo de

de

recorrido

recorrido del

del flotador)

flotador).. El

El grado

grado de

de precisión

  precisión no

no es

es tanto

tanto

como

como el

el de

de los

los métodos

métodos anteriores

anteriores..

Él

Él calculo

calculo consiste

consiste en

en::

Q

Q

=

= A

A xx vv

vv =

= ee // tt

vv

es

es la

la velocidad

velocidad en

en m

m // ss

ee

espacio

espacio recorrido

recorrido en

en m

m del

del flotador 

flotador 

tt

tiempo

tiempo en

en segundos

segundos del

del recorrido

recorrido

ee

 por el

por 

el flotador 

flotador 

A

A

Área

Área de

de la

la sección

sección transversal

transversal

Q

(13)

e)

e) Mètodo

Mètodo usando

usando Limnìgrafo

Limnìgrafo oo Limnìmetro

Limnìmetro::

El

El aforo

aforo con

con estos

estos instrumentos

instrumentos se

se realiza

realiza cuando

cuando se

se necesita

necesita

realizar 

realizar un

un registro

registro constante

constante de

de la

la cantidad

cantidad de

de agua

agua que

que circula

circula

 por  por

grandes

grandes

canales

canales

oo

ríos

ríos..

El

El Limnígrafo

Limnígrafo cuenta

cuenta además

además con

con un

un dispositivo

dispositivo reloj

reloj que

que

grafica

grafica la

la cantidad

cantidad de

de agua

agua durante

durante las

las 24

24 horas

horas..

f)

f) Método

Método Volumétrico

Volumétrico::

Se emplea por lo general para caudales muy pequeños y se

Se emplea por lo general para caudales muy pequeños y se

requiere de un recipiente para colectar el agua. El caudal resulta

requiere de un recipiente para colectar el agua. El caudal resulta

de dividir el volumen de agua que se recoge en el recipiente

de dividir el volumen de agua que se recoge en el recipiente

entre el tiempo que transcurre en colectar dicho volumen.

entre el tiempo que transcurre en colectar dicho volumen.

Q

= V / T

Q

= V / T

Q:

Q:

CC

audal l/s

audal l/s

V: Volumen en litros

V: Volumen en litros

T:

(14)

CAPTACION Fuente Subterránea DE AGUA CRUDA RESERVORIO RED DE DISTRIBUCION CAPTACION L.C. por gravedad Línea de Impulsión Línea de Aducción L.C. de agua cruda Pozo Profundo Estación de Bombeo Fuente superficial PLANTA DE TRATAMIENTO L.C. de agua tratada L.C. por bombeo 24 Qb = --- x Qmd N Qmd Qmd Qmd Qmd Qmd Qmh Qmd + Qci Qmín Qmd + Qci Qmín Qmh Fuente sub -superficial

CAPTACION

DISTRIBUCION PRODUCCION

SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

Conjunto

Conjunto dede estructuras,estructuras, instalaciones,instalaciones, equiposequipos yy serviciosservicios;; queque darádará servicioservicio aa unauna población población enen

forma

(15)

DISEÑO DE SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO

DE AGUA POTABLE

VARIABLES:

VARIABLES:

Población Actual ( Nº habitantes, número de familias, etc.)

Población Actual ( Nº habitantes, número de familias, etc.)

Tasa de

Tasa de

CC

recimiento Poblacional (INEI)

recimiento Poblacional (INEI)

Periodo de Diseño (t:20 años)

Periodo de Diseño (t:20 años)

Población

Población

FF

utura (Pf):

utura (Pf):

 Método

Método Aritmético,

Aritmético, Interés

Interés Simple,

Simple, Geométrico,

Geométrico, de

de la

la

Parábola,

Parábola, de

de los

los Incrementos

Incrementos Variables,

Variables, de

de la

la

CC

urva

urva

 Normal

 Normal Logística,

Logística, de

de los

los Mínimos

Mínimos

CC

uadrados,

uadrados, de

de la

la

Parábola

Parábola

CC

úbica

úbica

Dotación (RNE: lt/hab/día)

Dotación (RNE: lt/hab/día)

 CClima frío: 180 lt/hab/díalima frío: 180 lt/hab/día

 CClima templado y cálido: 220 lt/hab/díalima templado y cálido: 220 lt/hab/día

(16)

ESTR U

C

TURAS DE

C

APTA

C

IÒ N

ESTR U

C

TURAS DE

C

APTA

C

IÒ N

(

F

UENTES DE AGUA)

(

F

UENTES DE AGUA)

SUB SUPER 

SUB SUPER 

FF

I

I

CC

IALES

IALES

 

MANANTIALES

MANANTIALES

(Afloramiento

C

oncentrado)

(Afloramiento

C

oncentrado)

 LADERA

LADERA



FF

ONDO

ONDO

GALERIAS

GALERIAS

FF

ILTRANTES

ILTRANTES

(Afloramiento Difuso)

(Afloramiento Difuso)

Estas

Estas fuentes

fuentes generalmente

generalmente

abastecen

abastecen aa poblaciones

 poblaciones

rurales

rurales debido

debido aa sus

sus

 pequeños

(17)

DEBEN

DEBEN GARANTIZAR 

GARANTIZAR 

C

OMO

C

OMO

MINIMO

MINIMO

LA

LA

C

APTA

C

ION

C

APTA

C

ION

DEL

DEL

C

AUDAL

C

AUDAL

MAXIMO

MAXIMO

DIARIO

DIARIO

(18)
(19)

SUPER 

SUPER 

FF

I

I

CC

IAL O ABIER TA

IAL O ABIER TA

 

RIOS

RIOS

 

LAGOS

LAGOS

 

EMBALSES

EMBALSES

 NE

C

ESARIAMENTE

 NE

C

ESARIAMENTE

REQUIEREN

REQUIEREN

TRATAMIENTO

TRATAMIENTO

(20)

OTRAS VARIABLES

OTRAS VARIABLES

QUE IN

F

LUYEN EN

QUE IN

F

LUYEN EN

EL DISEÑO DE

EL DISEÑO DE

C

APTA

C

IONES:

C

APTA

C

IONES:

--

CC

audal de diseño

audal de diseño

(21)

-Topografía del terreno.

-Tipo de terreno.

(22)

SUBTERRANEAS

SUBTERRANEAS

 NORIAS O POZOS SANITARIOS (H<7.00M.)

 NORIAS O POZOS SANITARIOS (H<7.00M.)

POZOS PRO

POZOS PRO

FF

U NDOS

U NDOS

(23)

OBRAS DE

C

ONDU

CC

ION

OBRAS DE

C

ONDU

CC

ION

SON

SON ESTR U

ESTR U

CC

TURAS

TURAS QUE

QUE TRANSPOR TAN

TRANSPOR TAN EL

EL AGUA

AGUA

DESDE

DESDE LA

LA

CC

APTA

APTA

CC

ION

ION HASTA

HASTA LA

LA PLANTA

PLANTA DE

DE

TRATAMIENTO

TRATAMIENTO O

O A

A U N

UN RESERVORIO,

RESERVORIO, DEBEN

DEBEN TENER 

TENER 

C

APA

C

IDAD

C

APA

C

IDAD PARA

PARA

CC

ONDU

ONDU

CC

IR 

IR 

CC

OMO

OMO MINIMO,

MINIMO, EL

EL

C

AUDAL

C

AUDAL MAXIMO

MAXIMO DIARIO

DIARIO

Qmd

Qmd

==

Qp

Qp ** K 

K 11

Qf 

Qf >> Qmd

Qmd

ok!!

ok!!

Qf 

Qf <

< Qmd

Qmd

servicio

servicio

restringido,

restringido,

 buscar 

 buscar mas

mas fuentes

fuentes..

Donde

Donde::

Qmd

Qmd

CC

audal

audal máximo

máximo diario

diario

Qf  

Qf 

CC

audal

audal de

de la

la fuente

fuente

Qp

Qp

CC

audal

audal promedio

 promedio

Qp

Qp

==

Pf 

Pf.. xx Dot

Dot..

K 11

CC

oeficiente

oeficiente de

de variación

variación de

de consumo

consumo diario

diario

(RNE

(24)
(25)

Pérdida de carga o pérdida de presión: (hf + hl)

Pérdida de carga o pérdida de presión: (hf + hl)

Por 

Por fricción

fricción (hf)

(hf) :: f(diámetro

f(diámetro (D),

(D), longitud

longitud

(L),velocidad

(L),velocidad media

media en

en la

la tubería

tubería (V),

(V), rugosidad

rugosidad

absoluta

absoluta de

de la

la tubería

tubería (K s),

(K s), gravedad

gravedad (g),

(g), densidad

densidad

(p)

(26)

Localizadas o pérdidas menores (hl): válvulas y

Localizadas o pérdidas menores (hl): válvulas y

accesorios:

accesorios:

Donde: K :

Donde: K :

CC

onstante

onstante

V:Velocidad

V:Velocidad

g: Gravedad

g: Gravedad

 g 

 K 

h

2

2

!

(27)

TIPOS

TIPOS DE

DE

CC

ONDU

ONDU

CCCC

ION

ION::

 POR POR GRAVEDADGRAVEDAD ((CCANALES)ANALES)

 VelocidadVelocidad MínimaMínima:: 00..6060 m/segm/seg..

 SeccionesSecciones variablesvariables:: CCircular,ircular, rectangular,rectangular, trapezoidal,trapezoidal, etcetc..

 MaterialesMateriales:: CConcreto,oncreto, PVPVCC,, hierrohierro dúctil,dúctil, acero,acero, HDPE,HDPE, etcetc..

El

El cálculocálculo sese puede puede realizar realizar empleandoempleando lala FFórmulaórmula dede ManningManning::

Donde

Donde:: QmdQmd CCaudalaudal máximomáximo diariodiario (m(m33/seg/seg..))

A

A ÁreaÁrea dede lala secciónsección (m(m22..)) R 

R R adioR adio HidráulicoHidráulico (m(m..)) R =A/pm

R =A/pm

 pmpm Perímetro mojadoPerímetromojado

SS PendientePendiente deldel fondofondo (adimensional)(adimensional) nn CCoeficienteoeficiente dede rugosidadrugosidad

(PVC

(PVC::00..010010 HierroHierro FFundidoundido yy CConcretooncreto::00..015015))

n S   AR Qmd  2 / 1 3 / 2 !

(28)

A PRESION (TUBERIAS):

A PRESION (TUBERIAS):

Velocidad mínima: 0.60 m/seg.

Velocidad mínima: 0.60 m/seg.

Velocidad máxima:

Velocidad máxima:



CC

oncreto:

oncreto: 3 m/seg.

3 m/seg.

 PV

PV

CC

5 m/seg.

5 m/seg.

Para el cálculo de las tuberías se recomienda el uso de la

Para el cálculo de las tuberías se recomienda el uso de la

F

órmula de Hazen y Williams:

F

órmula de Hazen y Williams:

Donde:

Donde: Qmd

Qmd

CC

audal máximo diario (lt/seg.)

audal máximo diario (lt/seg.)

D

D

Diámetro (pulgadas)

Diámetro (pulgadas)

SS

Pendiente (m/km.)

Pendiente (m/km.)

C

C CC

oeficiente de Hazen y Williams

oeficiente de Hazen y Williams

54

.

0

63

.

2

0004264

.

0

CD

Qmd 

!

¹¹  º  ¸ ©© ª ¨ . (  se g   pie  L h S 

!

f  

(29)

C

C

oeficientes de

oeficientes de

F

F

ricción ³

ricción ³

C

C

´

´

 

PV

PV

C

C

150

150

 

Acero

Acero 120

120

 

Hierro

Hierro100

100

 

R estricciones:

R estricciones:

El diámetro debe ser superior o igual a 2 pulgadas.

El diámetro debe ser superior o igual a 2 pulgadas.

La velocidad en las tuberías se debe limitar a 3 m/s.

La velocidad en las tuberías se debe limitar a 3 m/s.

OTRAS

OTRAS

F

F

ORMULAS:

ORMULAS:

F

órmula de Darcy

F

órmula de Darcy--Weisbach:

Weisbach:

f: factor de fricción de Darcy ( Nº R eynolds)

f: factor de fricción de Darcy ( Nº R eynolds)

L: Long. del tramo de tubería

L: Long. del tramo de tubería

D: Diámetro de tubería

D: Diámetro de tubería

V: Velocidad media

V: Velocidad media

 L

 f  

h

 f  

2

2 !

(30)

TUBERIA PV

C

SAP NTP ISO 4422

(31)

PLANTAS DE TRATAMIENTO

PLANTAS DE TRATAMIENTO

PRE SEDIMENTA

PRE SEDIMENTA

CC

ION

ION

AEREA

AEREA

CC

ION

ION

PRE

PRE

CC

LORA

LORA

CC

ION

ION

 CC

OAGULA

OAGULA

CC

ION

ION

SEDIMENTA

SEDIMENTA

CC

ION

ION

 FF

LO

LO

CC

ULA

ULA

CC

ION

ION

DE

DE

CC

ANTA

ANTA

CC

ION

ION

 FF

ILTRA

ILTRA

CC

ION RAPIDA

ION RAPIDA

 FF

ILTRA

ILTRA

CC

ION LENTA

ION LENTA

ABLANDAMIENTO

ABLANDAMIENTO

(32)
(33)
(34)
(35)
(36)
(37)

SISTEMA EN MALLAS Reservorio Tubería secundaria Tubería principal Tubería de aducción Mallas Ramal TuberíaTroncal SISTEMA RAMIFICADO Ramal Reservorio Ramificaciones Puntos muertos Válvulas de purga

SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE

Conjunto

Conjunto dede tuberías,tuberías, accesoriosaccesorios yy estructurasestructuras;; queque iniciándoseiniciándose enen elel tanquetanque dede regulaciónregulación conducenconducen elel

agua

agua haciahacia laslas tomastomas domiciliariasdomiciliarias ee hidranteshidrantes públicos, públicos, para para elel consumoconsumo doméstico,doméstico, público, público, comercial,comercial, industrial

industrial yy para para condicionescondiciones extraordinariasextraordinarias comocomo incendiosincendios uu otrosotros..

(38)

REDES DE DISTRIBU

C

ION

REDES DE DISTRIBU

C

ION

 CC

AUDAL DE DISEÑO:

AUDAL DE DISEÑO:

Se

Se calculará

calculará con

con la

la cifra

cifra que

que resulte

resulte mayor 

mayor al

al comparar 

comparar el

el

gasto

gasto máximo

máximo horario

horario con

con la

la suma

suma del

del gasto

gasto máximo

máximo

diario

diario mas

mas el

el gasto

gasto contra

contra incendios

incendios para

  para el

el caso

caso de

de

habilitaciones

habilitaciones que

que considere

considere demanda

demanda contra

contra incendio

incendio..

Qmh

Qmh vs

vs.. Qmd

Qmd +

+ Qi

Qi

 

Qmh

Qmh

==

Qp

Qp ** K 

K 22 (K 

(K 22:: 11..88 ± 

 ± 22..55))

 

PRESIONES

PRESIONES::

En

En condiciones

condiciones de

de demanda

demanda máxima

máxima horaria

horaria ,, la

la presión

 presión

dinámica

dinámica no

no será

será menor 

menor de

de 10

10 m

m.. yy la

la presión

 presión estática

estática no

no

será

será mayor 

mayor de

de 50

50 m

m.. en

en cualquier 

cualquier punto

  punto de

de la

la red

red.. En

En

caso

caso de

de abastecimiento

abastecimiento de

de agua

agua por 

 por piletas,

 piletas, la

la presión

 presión

mínima

(39)

Reser  ri Pmáx=50m.c. . E EH hf  hf  Pr  si Di ámic Máxima Pmáx=50m.c.a. si P  c  Zona nII hf  LEH LCE Pmáx CRP-VRP-PRV   ¡  ¡  ¢  £ ¤  ¥  ¦  § ¨  ¨  ©            P  Zona Pr  si nI Pr  si Pér  i a car a

Línea eEner  íaHi r áulica

Línea LCE LEH      ¦  ¦  §   ¦  ¦  §       ¦           e Car aEstática LEH CRP- RP-PRV Cámar a Reductor a de Pr esi n     § 

(40)

DIAMETRO MINIMO:

DIAMETRO MINIMO:

El

El diámetro

diámetro mínimo

mínimo será

será de

de 33´´ para

 para uso

uso de

de vivienda

vivienda yy de

de

66´´ para

  para uso

uso industrial

industrial.. En

En casos

casos excepcionales,

excepcionales, podrá

 podrá

aceptarse

aceptarse tramos

tramos de

de 22´,

´, con

con una

una longitud

longitud máxima

máxima de

de

100

100m

m.. si

si es

es alimentada

alimentada por 

 por un

un solo

solo extremo,

extremo, oo 200

200m

m.. Si

Si

es

es alimentada

alimentada por 

  por los

los dos

dos extremos

extremos.. En

En los

los casos

casos de

de

abastecimiento

abastecimiento por 

 por piletas

 piletas el

el diámetro

diámetro mínimo

mínimo será

será de

de 11´´..

VELO

VELO

C

C

IDAD

IDAD::

La

La velocidad

velocidad máxima

máxima será

será de

de 33m/seg

m/seg..  No

 No se

se permitirán

 permitirán

 puntos

puntos muertos

muertos en

en la

la red,

red, debiendo

debiendo terminar 

terminar 

necesariamente

(41)

LEYES UNDAMENTALES ARA UNA RED MATRIZ

Primera Ley de Kirchoff - Condición de Continuidad

La suma de los gastos que entran y salen de un nudo es igual a cero

Donde:

- Qij= Caudal en el tramo ij

- qi = Demanda en el nudo i

- m = Cantidad de nudos que concurren al nudo i

- n = Cantidad es la cantidad de nudos

- Qij = 0 , si no existe conexión entre los nudos i y j

7

Q

ij

+ q

i

= 0

 j=1 m i = 1, 2, 3, . . . . n Nudo i q Q1 Q3 2 Q i Q1 +Q2 -Q3 + qi = 0

CÁLCULO HIDRÁULICO DE REDES DE DISTRI UCIÓN DE AGUA

(42)

Segunda Ley de Kirchoff - Condición de Conservación de Energía

La suma de las pérdidas de carga en los tramos de un circuito cerrado es igual a cero

-Donde:

- hfj = Pérdida de carga en el tramo ij - m = Cantidad de tramos en el circuito

7

hf 

 j

= 0

 j=1

m

Para cada uno de los circuitos cerrados

1 2 3 hf 12 hf 23 hf 13 hf 12 + hf 23- hf 13 = 0

(43)

ESQUEMA DE UNA RED MATRIZ

LEYENDA

N-04 y N-05 Nudos

T-08 Numeaci n de Tamo

Q-08 Caudal del Tr amo T-8

(44)

PREDIMENSIONAMIENTO DE LA RED MATRIZ

Consiste en el dimensionamiento de los tramos (Diámetro). Para ello se asume que el consumo de agua se da a través de los nudos (Caudales de Influencia).

CÁLCULO DE LOS CAUDALES DE INFLUENCIA DE LOS

NUDOS (qi))

Gasto por unidad de lote o conexión Gasto por unidad de longitud

Gasto por unidad de área ± Método de Áreas

CÁLCULO DE LOS DIÁMETROS TENTATIVOS DE LOS TRAMOS

Método de la Velocidad Método de la Gradiente

(45)

Comer i l A-06 A-02 A-03 A-04 A-05 A-09 A-07 A-08 q q q q q q 2 6 4 7 8 9 q 3 q 5 Reservorio LímitedeAr ea deInf luen ia Red Matriz Mediatri es CÁLCULO DE LOS CAUDALES DE INFLUENCIA MÉTODO DE ÁREAS Nudo Ar  de Influencia de cada nudo (Ai) Caudal de Influencia (qi) 1 - -2 A- 2 q2 3 A- 3 q3 4 A- 4 q4 5 A- 5 q5 6 A- 6 q6 7 A- 7 q7 8 A- 8 q8 9 A- 9 q9 TOTAL AT QD AT  Ai QD  qi AT  Ai qi qu Ai qu QD / ATCaudal Unitar io Ar ea Total= Ar ea de Ser icio Caudal de Diseño Ar ea Total= Ar ea de Ser icio Caudal de Influencia del nudo "i"

qi Residen ial Industrial i    !  ! 

(46)

CÁLCULO DE LOS DIÁMETROS TENTATIVOS DE LOS TRAMOS

MÉTODO DE LA GRADIENTE

Tr  o audal nor eal del

tr  o (Q )

ám etr o tent t vo del

tr mo ( ) tos de datr mo:

1 Q1 1 Q udal nor eal del tr mo

2 Q2 2 oef  ente de f r  n p r  la fór mula de H zen y W lliam

Q Gr dientehidr áulico [2- 5%o]

4 Q4 4 sumimos: p 4%o

5 Q5 5

6 Q6 6 plicando la fór mula deH zeny William

Q = 2.26 (Q ) .38 Fór mula deducida de la fór mula de H zen y William

8 Q8 8 Di iámetr o tent tivo del tr mo i" en pulgadas

9 Q9 D9 Qi audal nor eal del tr mo "i" en litr os/segundo

... ... ... "  "  #  $ $  %  & &  #  #  ' 

(47)

FÓRMULAS UTILIZADAS EN EL CÁLCULO DE RESISTENCIA AL FLUJO

EN CONDUCTOS A PRESIÓN 1) Fór mula de Dar y - Weisbach L 2 h f  --- ---D 2 g Donde hf = Pér dida decar ga [m

f = Factor defricción [sin dimensiones] D = Diámetr o [m]

L = Longitud del tubo [m]

V = Velocidad media deflujo [ms]

G = aceler ación dela gr avedad [ms ] k = r ugosidad Re= Númeo de Reynolds Q = Caudal(m3s) 64 f = ---Re 1 Re f  --- = 2 log ---f 2 51 1 k 2 51 --- =-2 log --- ---f

{

371 D Re f 

}

Poiseuille (1846). Par a tubos lisos y r ugosos enla zonalaminar, donde elnúmeo de Reynoldsnoebasa elvalor crítico 2300

Nikuadse (1920). Tubos lisos - zona tubulenta, hasta

valor esdeN°Reynolds =3 x 106

Colebr ock ±White pr esentar on esta f ór mula par a la zona de tr ansición de flujo laminar  a tur bulento en tubos

comerciales.Diagr ama deMoody.

1 3 71 D

--- = 2 log ---f k

Nikuadse (1920).Tubos r ugosos - zonatubulenta.

h = m Qn L m = . 827 f  ---D n = 2 ( 

(48)

FÓRMULAS UTILIZADAS EN EL CÁLCULO DE RESISTENCIA AL FLUJO

EN CONDUCTOS A PRESIÓN

2)Fór mula de Hazen - Williams Q = .85 C A R0.63 S0.54

Donde

Q= Caudal[m3s]

C= Coeficiente der ugosidad [sin dimensiones] A= Ár ea [m2]

R= Radiohidr áulico [m] = hf /L = Pendiente [m/m] hf = Pér dida decar ga [m] D = Diámetr o [m] L = Longitud del tubo [m] Q = 0.278531 C D2.63 S0.54 h f  = m Q n L m = 10.64 ---C1.85 D4.87 n = 1.85

En Resumen,par atodoconducto a pr esión

h = m Qn

n = 1.85 (Fór mula deHazeny William) n = 2 (Fór mula de Dar cy ± Weisbach)

(49)

MÉTODOS DE CÁLCULO

MÉTODOS DE CÁLCULO -- MMÉÉTTOODDOOS DE ERS DE ERIIFFIICACCACIÓIÓNN

Método de Har dy Cr oss con corr ección de caudales en los cir cuitos

Método de Har dy Cr oss con corr ección de cotas piezométricas en los nudos

Método de Linealización - Teoria Lineal

Método de Newton Raphson

Método del Gr adiente (Water CAD)

Son métodos numéricos iteativos que nos van a pemitir calcular los caudales

(50)

¿Pr esión? ¿Pr esión? ¿Velocidad? ¿Velocidad? CálculoHidáulico CálculoHidáulico Métodosde Verificación

Per mitenhallar el flujor eal por cadatr amo

Pr edimensionamiento de la Red Pr edimensionamiento de la Red

Cálculo delosdiámetr osdelos tr amos Cálculo de: Cálculo de: Velocidad (V) enlos tr amos. Pr esión (P) enlosNudos No No Sí Sí

DIAGRAMA DE FLUJO DEL CÁLCULO DE UNA RED DE DISTRI UCÍÓN DE AGUA

Viene Va ¿Mínimo ¿Mínimo Costo? Costo? No No Sí Sí Pr ogr amas Pr ogr amas de Cómputo de Cómputo

(51)

ANÁLISIS Y SIMULACIÓN DE REDES DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA ANÁLISIS Y SIMULACIÓN DE REDES DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA

El análisis y simulación de redes se realiza para investigar la relación compleja que existe entre las características de la red, la demanda de los consumidores (Doméstico, comercial, Industrial y público), los caudales y cargas en un momento determinado.

Básicamente se calcula caudales, presiones y valores asociados en un momento determinado, mediante un cálculo hidráulico.

A plicaciones del análisis y simulación de redes:

Conocer el comportamiento de los sistemas de distribución de agua (Estado Estático, Periodo Extendido)

Estimación de niveles de servicio.

Diseño de nuevos sistemas. Calibración de los modelos existentes. Evaluación dela capacidad de conducción de la red existente.

Uso eficiente y/o reforzamiento de las redes existentes. Plan de contingencias.

(52)

PROCESO CONSTR UCTIVO DE

PROCESO CONSTR UCTIVO DE

SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

 TRAZO Y REPLANTEO DE REDESTRAZO Y REPLANTEO DE REDES

 EXEXCCAVAAVACCION DE ZANJASION DE ZANJAS

 Profundidad de Excavación.Profundidad de Excavación. 

 Entibado de Zanjas.Entibado de Zanjas.

(53)

 CCOLOOLOCCAACCION DEION DE CCAMA DE APOYOAMA DE APOYO

 Material zarandeado.Material zarandeado. 

 Material filtrante (presencia de agua).Material filtrante (presencia de agua).

 INSTALAINSTALACCION DE TUBERIASION DE TUBERIAS

 CCertificación de la tuberíaertificación de la tubería

 PRIMER RELLENOPRIMER RELLENO

 Material zarandeado y apisonado(30 cm. sobre la clave del tubo)Material zarandeado y apisonado(30 cm. sobre la clave del tubo) 

(54)

PR UEBAS HIDRAULI

PR UEBAS HIDRAULI

CC

AS A ZANJA ABIER TA

AS A ZANJA ABIER TA

 CConexiones domiciliariasonexiones domiciliarias

 FF==Pérdida máxima tolerada en litros en una horaPérdida máxima tolerada en litros en una hora 

  N N== Número de empalmes Número de empalmes 

 DD==Diámetro la tubería en milímetrosDiámetro la tubería en milímetros 

 PP==Presión de prueba en metros de columna de aguaPresión de prueba en metros de columna de agua

25

*

410

 P   ND  F  !

(55)

 SEGU NDO RELLENOSEGU NDO RELLENO

 Material propio seleccionado y compactado. (c/15 cm.)Material propio seleccionado y compactado. (c/15 cm.)

(56)

 RESERVORIOS (ESTR URESERVORIOS (ESTR UCCTURAS DETURAS DE CCONONCCRETO ARMADO)RETO ARMADO)

 DISEÑO DE MEZDISEÑO DE MEZCCLASLAS 

 DOSIDOSIFFIICCAACCION DE AGREGADOSION DE AGREGADOS 

 SLUMPSLUMP 

 PROBETAS DEPROBETAS DE CCONONCCRETORETO 

(57)

Figure

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Referencias

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