Capitulo IV Abastecimiento de Agua

ABASTECIMIENTO DE AGUA UNIDAD IV TANQUES DE ALMACENAMIENTO Y

REGULARIZACIÓN

27 DE MAYO DE 2014

INTRODUCCIÓN

En esta unidad se destaca la importancia que representa la determinación de la capacidad de los tanques de regularización y la determinación del coeficiente de regularización para diferentes horas de bombeo y los planos tipos.

Los tanques de almacenamiento son un elemento esencial en todo sistema de abastecimiento de agua en una población. El propósito fundamental de estos tanques es proveer una cantidad adecuada en las demandas máximas observando el aspecto económico y de capacidad suficiente. De estos los tipos más importantes de almacenamiento pueden ser: aguas embalsadas, abastecimientos auxiliares por medio de tanques de almacenamiento a nivel de tierra en conjunción con estaciones de bombeo y tanques elevados en sistemas de distribución. Muchas comunidades y ciudades que se abastecen de aguas superficiales, estas son sometidas a tratamiento, construyéndose la mayoría de las veces almacenamientos para mantener el gasto necesario que demanda la población en toda hora y época del año.

1

Abastecimiento de agua.Unidad IV

ÍNDICE

2


1. GENERALIDADES…………………………………..………………………………………………………31.1 CAPACIDAD……………………………………………………………………………………………..3

2. TIPOS DE TANQUES………………………………………………………………………………………52.1 MATERIALES EMPLEADOS EN LA CONSTRUCCIÓN………………..…………………82.2 CALCULO DE LA CAPACIDAD DEL TANQUE………………………………………….…..92.3 VOLUMEN DEL TANQUE………………………………………………………………………..10

2.3.1 EJEMPLO……………………………………………………………………………………….122.4 LOCALIZACIÓN DEL TANQUE…………………………………………………………………14

3. DEMANDA Y OFERTA…………………………………………………………………………………..15

4. REGULARIZACIÓN……………………………………………………………………………………….18

5. CONCLUSIONES…………………………………………………………………………………………..23

6. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS………………………………………………………………….24

1. GENERALIDADES

Los tanques de almacenamiento juegan un papel básico para el diseño del sistema de distribución de agua, tanto desde el punto de vista económico, así como por su importancia en el funcionamiento hidráulico del sistema y en el mantenimiento de un servicio eficiente.

Un tanque de almacenamiento cumple tres propósitos fundamentales:

1) Compensar las variaciones de los consumos que se producen durante el día.

2) Mantener las presiones adecuadas en la red de distribución.

3) Mantener almacenada cierta cantidad de agua para atender situaciones de emergencia tales como incendios e interrupciones por daños de tuberías de aducción o de estaciones de bombeo.

Dependiendo de la topografía se hace indispensable separar la zona alta, media, baja, para mantener las presiones en cada red, dentro de límites admisibles. Esta separación de redes puede hacerse mediante estanques o mediante válvulas reguladoras de presión

1.1 CAPACIDAD

Las siguientes consideraciones producen un buen cálculo de la capacidad de almacenamiento de un tanque regulador:

Compensación de las variaciones horarias. Emergencia para incendios. Provisión de reserva para cubrir daños e interrupciones en bocatoma,

aducción, desarenador, conducción o bombas.

- Compensación de las variaciones horarias

La manera más exacta de poder calcular la capacidad de los tanques reguladores es sirviéndose de los datos estadísticos de consumo de la localidad en las diversas horas del día.

Cuando en una localidad no se dispone de datos estadísticos sobre el consumo, lo cual es muy frecuente en nuestras poblaciones, es necesario aprovechar los datos que suministran otras localidades nacionales, o de otros países, con características similares a la que se está estudiando.


3

Los tanques reguladores tienen como función principal permitir que las demandas máximas que se producen en los consumos sean satisfechas al igual que cualquier variación en los consumos registrados en las 24 horas del día. Por tanto, la capacidad requerida para compensar esas variaciones en los consumos estará basada en la curva representativa de las demandas durante las 24 horas del día, construidas durante un periodo de año, de los cuales se escoge para el cálculo de la curva típica, para que la capacidad del tanque produzca el equilibrio entre los caudales de llegada y salida.

Es necesario determinar además de la curva anterior, el tipo de conducción de agua al tanque, es decir, si el tanque se alimenta por gravedad o por bombeo.

- Alimentación por gravedad

Cuando el tanque es suplido por gravedad, la capacidad se determina de la siguiente manera:

1. Se escoge la curva de variaciones horarias para un dia típico, la cual se prepara de los registros de consumo de hora por hora del día típico escogido.

2. Se traza la curva de consumos acumulador construida con base en la curva del paso anterior.

3. Se traza la recta OA, cuya pendiente representa el promedio de los consumos (Qm) y las tangentes trazadas a la curva de consumos acumulados, paralelas a OA, representan las horas coincidentes con el consumo medio, observándose por lo tanto, para el resto del día, las horas de mayor o menor consumo respecto del gasto medio. Esta situación hace que el tanque reciba estas variaciones y las compense mediante un continuo ascenso y descenso del nivel de aguas, dando como resultado la determinación de una capacidad de almacenamiento necesaria para tales fluctuaciones se satisfagan.

4


2. TIPOS DE TANQUES

Dado que el régimen de captación del agua no es igual al de consumo de la población, es necesario regularlo con el fin de lograr un abastecimiento continuo; el régimen de aportaciones puede ser constante durante las 24 horas del día o durante unas cuantas horas. El de demandas es variable en todos los casos. Se almacena agua sobrante cuando el gasto que se consume es menor que el de las aportaciones y este almacenamiento proporciona el agua requerida para el consumo cuando el gasto que se necesita para consumo es mayor que el que proporciona la conducción.

Los tanques también son utilizados para almacenar el agua necesaria para cubrir irregularidades, como falta de energía eléctrica, descomposturas en los equipos, roturas de tuberías, incendios, etc.

Atendiendo su posición con respecto al terreno, los tanques pueden ser:

- Elevados.- Superficiales.- Semienterrados.- Enterrados.

Construyéndose generalmente de concreto, acero, mampostería, etc.

Como es lógico, los tanques elevados se construyen en comunidades con características topográficas planas, y los superficiales en lugares donde se puede aprovechar la elevación natural.

Para determinar la capacidad de un tanque de regularización se necesita conocer los siguientes datos:

- El régimen de aportaciones.- El régimen de demandas, obtenido de un estudio estadístico de los consumos

de población.

Cuando no se conoce el régimen de demandas se utilizaran los siguientes factores, obtenidos de los coeficientes de demandas horarias.

5


La capacidad de los tanques de almacenamiento puede ser calculado, por el método grafico o por el método analítico, teniendo como datos el gasto máximo diario y la ley de demandas de la población.

- ALMACENAMIENTO A NIVEL DE TIERRA (SUPERFICIALES)

Los tanques superficiales están construidos sobre la superficie del terreno. La construcción de este tipo de tanques es común cuando el terreno es firme o no conviene perder altura y se tiene la topografía adecuada.

Cuando estos depósitos se construyen a nivel de tierra es esencial eliminar la posibilidad de infiltración, así como la contaminación cuando se trata de almacenamiento de aguas limpias. En el diseño de estos depósitos se utiliza comúnmente estructuras de concreto reforzado y pretensado, de forma circular o rectangular, estas estructuras se asemejan a un edificio integrado por piso, paredes, columnas y techo. Salvo en ocasiones se construyen de lámina de acero.

Actualmente para la construcción de tanques de almacenamiento de gran capacidad se utiliza el concreto reforzado y concreto pre comprimido los cuales han resultado a la fecha los más seguros y económicos, estos son de forma circular.

Cuando se efectúa el diseño de un deposito sobre el suelo, es importante escoger la estructura más adecuada y que armonice con los demás edificios de la población en especial cuando se trata de tanques elevados los cuales se combinan con la arquitectura de los edificios públicos, en este caso pasa a un segundo término.

- ALMACENAMIENTOS ELEVADOS

Los tanques elevados son aquellas cuya base está por encima del nivel del suelo, y se sustenta a partir de una estructura.

Generalmente construidos en localidades con topografía plana donde no se dispone en su proximidad elevaciones naturales con altimetría apropiada. El tanque elevado se refiere a la estructura integral que consiste en el tanque, la torre y la tubería de alimentación y descarga.

Los almacenamientos elevados en sistemas de distribución son en general de 2 tipos; tanques cilíndricos verticales y tanques elevados. Los tanques cilíndricos verticales y tanques elevados. Los tanques cilíndricos verticales se construyen directamente sobre el suelo, en cambio los tanques elevados son soportados por una torre, estos se construyen de concreto y de acero, muchas veces se prefiere el acero cuando estos tanques no son definitivos o que se construyen a una considerable altura.

6


Cuando se construyen tanques verticales, solamente cierto volumen no es aprovechable quedando el volumen restante como almacenamiento o para darle estabilidad a la instalación, en cambio los tanques elevados, su altura está dada por la presión requerida en la red de distribución, estos últimos se prefieren cuando son terrenos planos.

La capacidad de almacenamiento en los depósitos para cubrir las demandas por incendio deberá ser la necesaria para un periodo de 2 horas en las poblaciones de importancia.

Cuando se construyen tanques elevados la reserva por este concepto puede determinarse en la siguiente forma: multiplicando el tiempo de duración del incendio en minutos, T, por la diferencia entre el promedio de la demanda de incendio en lts/min, F y P en lts/min cuando lo representa el promedio de almacenamiento para el bombeo contra incendio, dependiendo de la fuente de abastecimiento.

- TANQUES ENTERRADOS

Estos tanques se construyen bajo el nivel del suelo. Se emplean preferentemente cuando existe terreno con una cota adecuada para el funcionamiento de la red de distribución y de fácil excavación.

La ventaja principal de los tanques enterrados es que protegen el agua de las variaciones de temperatura y ofrecen una perfecta adaptación al entorno.

- TANQUES SEMIENTERRADOS

Los tanques semienterrados tienen parte de su estructura bajo el nivel del terreno. Se emplean generalmente cuando la altura topografía respecto al punto de alimentación es suficiente y el terreno presenta dificultad de excavación.

7


2.1 MATERIALES EMPLEADOS EN LA CONSTRUCCIÓN DE TANQUES

Los materiales que se utilizan con más frecuencia en la construcción de los tanques de regulación son: mampostería de piedra braza, concreto reforzado, concreto pres forzados y acero. Los materiales usados para la construcción de los tanques deberán cumplir con lo mencionado en la última revisión de 1996, de las normas de la Dirección General de Normas de la Secretaría de Comercio y Fomento Industrial (Norma Oficial Mexicana, NOM) y (Norma Mexicana, NMX) y/o las de la Sociedad Americana para Pruebas y Materiales; en la obra se deberán efectuar las pruebas de los materiales utilizados, para garantizar que cumplan con la calidad especificada en el proyecto.

2.1.1 Mampostería

Se refiere a la mampostería de piedra braza (del tipo conocido como de tercera), que está formada con piedras naturales sin labrar, ligadas con mortero cemento-arena.

2.1.2 Piedra

La piedra braza que se utilice en la construcción de los muros de los tanques deberá ser de buena calidad, homogénea, fuerte, durable y resistente a la acción de los agentes atmosféricos.

2.1.3 Mortero

Los morteros que se empleen para ligar la mampostería de piedra braza natural, deberán cumplir con los siguientes requisitos:

a. La relación volumétrica entre el cemento y la arena será de 1:3, recomendando el uso de mortero de cal.

b. La resistencia mínima a la compresión será de 50 kg/cm2.

c. El mezclado y la mezcla cumplirán con lo establecido en ASTM C 476.

d. La resistencia de los morteros se determinará de conformidad con la norma NMX C 61.

2.1.4 Protección a la mampostería. Los muros de un tanque de mampostería tendrán que revestirse con un aplanado de mortero con impermeabilizante integral.

8


2.1.5 Concreto

El concreto es un material compuesto, que consiste esencialmente de un medio aglutinante en el que se encuentran partículas o fragmentos de agregado. En el concreto hidráulico, el aglutinante es una mezcla de cemento Portland y agua. Resistencia a la compresión: los concretos clase 1 tendrán una resistencia especificada, f’c, igual o mayor que 250 kg/cm2.

2.1.6 Cemento

Es el producto obtenido de la pulverización fina por calcinación a fusión interpuesta de materiales arcillosos y calizas, que contempla óxidos de calcio, aluminios, silicio y fierro, en cantidades adecuadamente calculadas, sin más adición posterior a la calcinación que yeso natural.

2.1.7 Cemento hidráulico

Es un material inorgánico finamente pulverizado, comúnmente conocido como cemento, que al agregarle agua, ya sea solo o mezclado con arena, grava, asbesto u otros materiales similares, tiene la propiedad de fraguar y endurecer, incluso bajo el agua, en virtud de reacciones químicas durante la hidratación y que, una vez endurecido, desarrolla su resistencia y conserva su estabilidad (NMX–C–414–ONNCCE).

2.1.8 Agua

El agua tiene dos aplicaciones principales, como ingrediente en la elaboración de las mezclas de concreto y como medio de curado, así como para lavado. En los dos primeros casos se recomienda emplear agua de una sola calidad para evitar que el agua de curado contenga características inadecuadas.

El agua de mezclado tiene tres funciones:

o Reaccionar químicamente con el cemento, lo que se conoce como hidratación. o Humedecer el agregado. o Lubricar la mezcla de concreto y permitirle fluir.

2.2 CALCULO DE LA CAPACIDAD DEL TANQUE:

Los datos de la variación horaria del consumo, se expresan como un porcentaje del caudal diario. Estos porcentajes se acumulan, para graficarlos contra las horas del día.

9


La curva que se forma es la curva de demanda, la de suministro es constante durante todo el día cuando la alimentación del tanque es por gravedad. Está en la gráfica se representa como una línea recta y se forma de la unión del punto más bajo de la izquierda, con el punto más alto por la derecha.

En el segundo caso cuando el llenado del tanque se realiza por bombeo y este no dura las 24 horas del día, tenemos el suministro diario del tanque a la red dividido entre el número de hora de bombeo. En la gráfica aparecerá como una línea recta en los tramos donde hay bombeo y una línea recta horizontal cuando no hay bombeo.

2.3 VOLUMEN DEL TANQUE:

- Volumen de compensación:

Para poblaciones mayores de 20,000 habitantes se utiliza la curva de modulación y para su construcción tomaremos los datos de la tabla de distribución horaria. Esta tabla es específica para cada lugar, ya que varía con los aspectos culturas y económico de cada lugar.

En la siguiente tabla se muestran los porcentajes de consumo y consumo acumulados en las columnas 2 y3 a lo largo de las 24 horas del día, considerando una alimentación constante por gravedad hacia el tanque. Al mismo tiempo se muestra el suministro a la red en la columna 4 y 5. En la columna 6 se muestra la diferencia entre el porcentaje acumulado de suministro y consumo.

En la columna 7 se acumula los valores de la columna 6. Finalmente en la última columna se obtiene el volumen a almacenar. Para obtener los valores de esta columna se suma el valor negativo más grande en forma positiva a cada uno de los valores de la columna 7 de la tabla No 9.2.

Tabla No 1

Tiempo C CΔ S SΔ (S-C)Δ (S-C) Volumen

Hora % % % % %

1 2 3 4 5 6 7 8

0 – 1 1.0 1.0 4.167 4.167 3.167 3.17 11.17

1 – 2 1.0 2.0 4.167 8.333 3.167 6.33 14.33

2 – 3 1.0 3.0 4.167 12.50 3.167 9.50 17.50

3 – 4 1.0 4.0 4.167 16.667 3.167 12.67 20.67

4 – 5 2.0 6.0 4.167 20.833 2.167 14.83 22.83


10

5 – 6 4.0 10.0 4.167 25.00 0.167 15.00 23.00

6 -7 9.5 19.5 4.167 29.167 -5.333 9.67 17.67

7 – 8 8.0 27.5 4.167 33.333 -3.833 5.83 13.83

8 – 9 7.0 34.5 4.167 37.50 -2.833 3.00 11.00

9 – 10 4.0 38.5 4.167 41.667 0.167 3.17 11.17

10 – 11 3.0 41.5 4.167 45.833 1.167 4.33 12.33

11 – 12 5.5 47.0 4.167 50.00 -1.333 3.00 11.00

12 – 13 9.0 56.0 4.167 54.167 -4.833 -1.83 6.17

13 – 14 5.0 61.0 4.167 58.333 -0.833 -2.67 5.33

14 – 15 3.0 64.0 4.167 62.50 1.167 -1.50 6.50

15 – 16 2.5 66.5 4.167 66.667 1.667 0.17 8.17

16 – 17 3.0 69.5 4.167 70.833 1.167 1.33 9.33

17 – 18 3.5 73.0 4.167 75.00 0.667 2.00 10.00

18 – 19 5.0 78.0 4.167 79.167 -0.833 1.17 9.17

19 – 20 9.0 87.0 4.167 83.333 -4.833 -3.67 4.33

20 – 21 8.5 95.5 4.167 87.50 -4.333 -8.00 0.00

21 – 22 2.0 97.5 4.167 91.667 2.167 -5.83 2.17

22 – 23 1.5 99.0 4.167 95.833 2.667 3.17 4.83

23 – 24 1.0 100.0 4.167 100.00 3.167 0.00 8.00

Columna 1: Intervalos de tiempo

Columna 2: Consumo horario en porcentaje

Columna 3: Curva integral de consumo (porcentajes acumulados)

Columna 4: Suministro horario continúo en porcentaje

Columna 5: Curva integral de suministro (porcentajes acumulados)

Columna 6: Déficit = Suministro - consumo


11

Columna 7: Déficit acumulado (El volumen del tanque es la suma de los dos valores extremos, positivo y negativo, ambos con signo positivo)

Columna 8: Volumen de agua en el tanque

Ejemplo 1:

Determinación del volumen del tanque de almacenamiento para una comunidad de 22,000 habitantes, la alimentación del tanque es por gravedad. La dotación es de 125 l/p-d. Los datos de la variación horaria se muestran en la siguiente tabla 9.1.

Tabla 1

Tiempo Consumo horario




Hora % hora % Hora % hora %

0 – 1 1.0 6 – 7 9.5 12 – 13 9.0 18 – 19 5.0

1 – 2 1.0 7 – 8 8.0 13 – 14 5.0 19 – 20 9.0

2 – 3 1.0 8 – 9 7.0 14 - 15 3.0 20 – 21 8.5

3 – 4 1.0 9 – 10 4.0 15 – 16 2.5 21 – 22 2.0

4 – 5 2.0 10 – 11 3.0 16 – 17 3.0 22 - 23 1.5

5 – 6 4.0 11 - 12 5.5 17 - 18 3.5 23 – 24 1.0

* Estos datos de variación horaria es específico para cada comunidad.

Resultado:

Cálculo del caudal promedio diario:

Qprom = 22,000 hab x 125 l/pd = 2,750,000 l/d = 2,750 m3/d

12


- Volumen adicional para incendios.

En poblaciones pequeñas es innecesario y antieconómico prever un volumen adicional en el tanque de almacenamiento para satisfacer las necesidades del volumen de agua requerido para atender satisfactoriamente un incendio.

En el caso de ser necesaria la provisión de este volumen de agua, se debe tener en cuenta que la presión requerida en los hidrantes puede ser obtenida mediante bombas del cuerpo de bomberos.

Un hidrante debe descargar como mínimo 5 l/s y estar montado sobre una tubería de diámetro mínimo de 3”. Por otra parte, el volumen adicional debe corresponder a un incendio de 2 horas de duración.

Para poblaciones comprendidos entre 10000 y 20000 habitantes, un incendio se considera servido por 2 hidrantes. Para poblaciones mayores de 20000 habitantes, se debe prever la posibilidad de dos incendio simultáneos así: un incendio en zona industrial atendido por 4 hidrantes y otro incendio en zona residencial atendido por dos hidrantes.

Tabla No 9.3

Rango de Población Caudales Caudales por toma

de a gpm (lps) gpm (lps) gpm (lps)

0 5000 No se considera

500010000

80 (5) 200 (13) 1 toma de 150 (9)

1000015000

200 (13) 550 (35) 1 toma de 250 (16)

1500020000

350 (22) 550 (35) 2 tomas de 250 c/u (16)

2000030000

550 (35) 1000 (63) 3 tomas de 250 c/u (16)

3000050000

1000 (63) 1500 (95) 2 tomas de 500 c/u (31)

50000100000 y más

1500 y más (95)3 tomas de 500 c/u (31) de acuerdo a la importancia del lugar

Fuente: INAA. Normas técnicas para el diseño de abastecimiento y potabilización del agua (NTON 09003-99).

13


- Volumen adicional para emergencia.

El criterio para la determinación del volumen adicional necesario para atender emergencia depende de las condiciones de la localidad y del criterio mismo del diseñador. Si se ha de tener en cuenta este volumen, se puede tomar un 25% a 30% de la suma de los volúmenes determinados anteriormente para cubrir la demanda horaria y la demanda de incendios de la población.

2.4 LOCALIZACIÓN DEL TANQUE

Dependiendo de las condiciones topográficas, los tanques se localizan de acuerdo con la dirección del flujo en:

a) Antes de la distribución, es decir, el agua llega primero al tanque antes de pasar a la red y se le denominada tanque de distribución.

b) Después de la distribución, es decir, en el extremo opuesto a la entrada del agua a la red y se le denomina tanque de compensación. En estos tanques, cuando el consumo es cero, la totalidad del agua llega al tanque; cuando el consumo es mayor que el suministro, una parte de la población la abastece directamente la conducción y la otra parte la abastece el tanque.

c) En el centro geométrico de la localidad, por lo general son tanques elevados.


14

2 OFERTA Y DEMANDA

- Clasificación de los demandantes

Si el sistema sirve a menos del 100% de la población en su área de influencia, quiere decir que hay gente que se sirve directa o indirectamente de él. A los primeros les llamaremos usuarios y a los segundos no usuarios.

A los usuarios que se proveen de agua mediante una conexión domiciliaria los llamaremos usuarios directos y aquellos que se surten de piletas públicas o de camiones cisterna, abastecidos por el sistema, los denominaremos usuarios indirectos. Los usuarios que se abastecen por medio de conexiones, usuarios directos, y tienen medidor de consumo, les llamaremos usuarios con medición; aquellos que no tienen medidor usuarios sin medición.

- Consideraciones Generales

Para la proyección de la demanda es necesario tener en cuenta que lo eficiente es que el servicio tenga las siguientes características:

a) Toda la población del área de influencia del sistema de agua potable, tiene conexión domiciliaria.b) Todas las conexiones domiciliarias cuentan con medidor de consumo.c) El servicio de suministro sea continuo.d) El sistema de facturación permite al usuario decidir su consumo en función a sus necesidades y a lo que está dispuesto a pagar.

- Determinación de la demanda

Para determinar la demanda de agua potable, partimos de la premisa de suponer que el bien demandado es agua potable, por lo tanto el cálculo de la cantidad demandada no dependería de la modalidad en que este bien es suministrado.En el área de influencia del sistema de agua potable existe parte de la población que se abastece con agua suministrada por camiones cisterna, no siempre en condiciones apropiadas de calidad. Cada consumidor de este grupo adquiere una cantidad de agua que está en función a lo que le cobran por cada barril. Es posible, mediante una sencilla encuesta practicada en este grupo, determinar el volumen de agua adquirido, el pago por ese volumen y la cantidad de personas a las que sirve. Con estos valores es posible determinar una serie de pares ordenados: (precio unitario del agua, volumen adquirido por persona).


15

Con los cuales aplicando la metodología de mínimos cuadrados podría determinarse una función de demanda para un cierto tramo de precio. Otra posibilidad es que todos estos pares sean reducidos a un solo par, (qb, pb), que sería:

(Precio unitario promedio del agua, volumen adquirido promedio por persona) y representaría un punto de la curva de demanda de agua potable.

Con los usuarios que tienen medidor y continuidad por encima de 18 horas diarias, podría calcularse el consumo promedio actual, por persona, asumiendo que ésta es la demanda de agua potable a la tarifa que cobra la entidad prestadora, (qc, pc).

Estos dos puntos podría ser suficientes para tener una curva de estimación de la demanda, no obstante podría buscarse una situación intermedia que ayude a interpolar esta curva. Una posibilidad es evaluar el costo y la cantidad consumida por las personas que se surten de piletas públicas. Para este efecto deberá considerarse como parte del costo el valor alternativo del trabajo que realiza la familia para obtener y transportar hasta el domicilio el agua requerida, (qp, pp).La figura Nº 1 muestra la curva de estimación de la demanda obtenida siguiendo estas pautas.El punto (qb, pb) se han obtenido como un promedio de la nube de puntos que se observa en la figura, del mismo modo los puntos (qp, pp) y (qc , pc).


16

- Proyección de la demanda potencial

Si tratamos de proyectar la demanda en el tiempo, podríamos, sin tener un error importante, suponer que las necesidades del consumidor se mantienen constantes, y lo que podría variar es su capacidad de pago.

Por el lado del prestador lo que podría variar es el precio. En esta parte se requiere que la empresa estime una proyección de sus tarifas y en función a ello debemos calcular la demanda total de la población según la proyección de tarifas y con esos datos construir la curva de proyección de la cantidad demandada. Los siguientes gráficos ilustran la secuencia de cálculos.


17

4. REGULARIZACIÓN

- COEFICIENTE DE REGULACIÓN

La capacidad del tanque está en función del gasto máximo diario y la ley de demandas de la localidad, calculándose ya se por métodos analíticos o gráficos.

El coeficiente de regulación está en función del tiempo refiriéndose al número de horas por día de alimentación de las fuentes de abastecimiento al tanque, requiriéndose almacenar el agua en las horas de baja demanda, para distribuirla en las de alta demanda.

Actualmente Banco Nacional de Obras y Servicios Públicos (BANOBRAS), elaboró un estudio en la Ciudad de México. Las variaciones del consumo promedio, expresadas como porcentajes horarios del gasto máximo diario se muestran en la Figura 1.1 y para la Ciudad de México en la Figura 1.2.

Con la información obtenida, se realizó el cálculo para determinar los coeficientes de regulación, en donde se consideró abastecimiento durante las 24 horas del día, en dichos estudios se varió el tiempo de abastecimiento, analizando 20 y 16 horas por día. Tomando en cuenta la variación horaria de la demanda, resulta que los más convenientes para estos casos de bombeo son:

- Para 20 horas de bombeo: de las 4 a las 24 horas.- Para 16 horas de bombeo: de las 5 a las 21 horas.

Cuando se modifican los horarios de bombeo a un periodo menor de 24 horas/día, se debe cambiar el gasto de diseño de la fuente de abastecimiento y conducción incrementándolo proporcionalmente a la reducción del tiempo de bombeo; el gasto de diseño se obtiene con la expresión:

Qd=24Qmdtb


18



19

Dónde:

Qd: es el gasto de diseño, L/sQmd: es el gasto máximo diario, en L/stb: es el tiempo de bombeo, en horas/día

Para cualquier alternativa de reducción del tiempo de bombeo, se debe considerar que habrá un incremento en los costos de la infraestructura de la construcción y fuente de abastecimiento, y esta última deberá satisfacer el incremento de gasto.

Para el cálculo de los coeficientes de regulación se recomienda utilizar el siguiente método:

El cálculo de los coeficientes de regulación, se basa en el método de porcentajes de gastos horarios respecto del gasto medio diario.

El procedimiento de cálculo se presenta a continuación:

a) En la columna 1 se enlista el tiempo en horas.b) En la columna 2 se anota la ley de entrada (está en función del volumen de agua que se deposita en los tanques en la unidad de tiempo considerada, por él o los diferentes conductos de entrada).

Se pueden considerar diferentes intervalos de bombeo dependiendo del gasto medio de producción de las diferentes fuentes de captación.

c) En la columna 3 se anota la ley de salida en forma similar a la anterior (porcentajes de gastos horarios respecto del gasto medio horario).d) En la columna 4 se anota la diferencia algebraica entre la entrada y la salida.e) Finalmente en la columna 5 se anotan las diferencias acumuladas resultantes de la suma algebraica de las diferencias de la columna 4.


De los valores de la columna de diferencias acumuladas, se deduce el máximo porcentaje excedente y el máximo porcentaje faltante, por lo que:

20

R=3.6 Máx . Execedente−Máx . Faltante100

Dónde:

R es el coeficiente de regulaciónMáx. % Excedente es el valor máximo positivo de las diferencias acumuladas.Máx. % Faltante es el valor máximo negativo de las diferencias acumuladas.

A continuación se presenta un ejemplo de cálculo del coeficiente de regulación para un intervalo de bombeo de 18 horas de las 6 a las 23 horas. Los datos que se utilizan en el cálculo corresponden a los de la Figura 1.1.


21

Dónde: ** Máx. % Excedente = 65.0 ** Máx. % Excedente = -314.4

Aplicando la ecuación (1.2) se obtiene: R: = 13.66


22

5. CONCLUSIONES

El conjunto de diversas obras que tienen por objeto suministrar agua a una población en cantidad suficiente, calidad adecuada, presión necesaria y en forma continua constituye un sistema de abastecimiento de agua potable.

Los estudios y trabajos previos para un proyecto de este tipo, implican analizar la población del proyecto, datos del proyecto, población a la cual se le dotara, el consumo, y demás.

Así como también, se analizan las obras de captación, las fuentes de abastecimiento ya sean pluviales, superficiales o subterráneas. Otro de los elementos de las obras para un sistema de abastecimiento son las líneas de conducción ya sean por gravedad o bombeo, las cuales dependen de que las líneas piezométricas coincidan o no con la superficie libre del agua.

Hasta llegar a los elementos que se encargan del almacenamiento y regularización del agua potable, que son los que se analizaron en dicho trabajo, de donde se plasmó que hay diferentes tipos de tanques, que se construyen a niveles del terreno, elevados y semienterrados.

La localización y construcción de estos depósitos, se requiere cierta experiencia en este campo, en especial cuando se trata de determinar la capacidad y localización de presas ya que esto implica los conocimientos del régimen hidráulico de la corriente, estudio de la precipitación, geología y topografía del terreno y movimientos de poblaciones, invasión de vías de comunicación y seguridad en cuanto a la calidad del agua.

En sistemas de abastecimiento de agua donde se bombea contra la red es necesario compensar las fluctuaciones de las demandas construyéndose depósitos de almacenamiento antes o después de la planta de tratamiento. Estos depósitos en general se construyen de concreto reforzado sobre el suelo y bajo este, la capacidad recomendable es el equivalente a 4 o 6 horas de abastecimiento. En cualquier forma deberá contar con capacidad que permita proporcionar suficiente agua para permitir un abastecimiento seguro.


23

6. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

http://www.ingenierocivilinfo.com/2010/12/tanques-de-regulacion.html

http://www.sagarpa.gob.mx/desarrolloRural/noticias/2012/Documents/FICHAS%20TECNICAS%20E%20INSTRUCTIVOS%20NAVA/FICHA%20TECNICA_TANQUES%20DE%20AMORTIGUAMIENTO.pdf

Libro: Acueductos, teoría y diseño.Autor: Freddy Corcho Romero, José Ignacio Duque Serna





http://www.ingenierocivilinfo.com/2010/12/tanques-de-regulacion.html

24
