Capitulo VI "Sistemas de distribucion"

ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE CAP VI.- SISTEMAS DE DISTRIBUCION

CAPITULO VI

SISTEMAS DE DISTRIBUCION 6.1 INTRODUCCION

Se le llama sistema de distribución al conjunto de tuberías destinadas al suministro de agua

a los usuarios. Para el diseño de la red de distribución es imprescindible definir la fuente de

abastecimiento y la ubicación tentativa del estanque de almacenamiento. La importancia en

esta determinación radica en poder asegurar a la población el suministro eficiente y

continuo de agua en cantidad y presión adecuadas durante todo el periodo de diseño.

Las cantidades de agua estarán definidas por los consumos estimados en base a las

dotaciones de agua. Sin embargo, el análisis de la red debe contemplar las condiciones más

desfavorables, para las condiciones de consumo máximo horario y las estimaciones de la

demanda de incendio, dependiendo de la ciudad y de la zonificación de la zona en estudio.

En la norma boliviana NB689 nos indica: Los sistemas de distribución deben cumplir con

los siguientes requisitos principales:

a) Suministrar agua potable al consumidor en la cantidad y calidad necesarias.

b) Proveer suficiente agua para combatir incendios en cualquier punto del sistema.

Las presiones en la red deben satisfacer ciertas condiciones mínimas y máximas para las

diferentes situaciones de análisis que pueden ocurrir. En tal sentido la red debe mantener

presiones de servicio mínimas, que sean capaces de llevar agua al interior de la vivienda.

También en la red deben existir limitaciones de presiones máximas, tales que no

provoquen daños en las conexiones y que permitan el servicio sin mayores inconvenientes

de uso.

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA

222


6.2 CONSIDERACIONES DE DISEÑO DE LA NORMA BOLIVIANA NB 689

La Norma Boliviana NB 689 nos presenta los parámetros para diseño de redes de

distribución o sistemas de distribución, que se desarrolla a continuación.

6.2.1 CAUDALES DE DISEÑO

La red se calculará para el consumo máximo horario en toda su extensión o para el caudal

máximo diario mas la demanda contra incendio aplicada sucesivamente en distintos puntos

de la red, utilizando para el diseño el valor mayor resultante.

La tuberías principales se calcularan con el caudal acumulado que les corresponda, a partir

del caudal determinado tal como se indica en el párrafo anterior. Para el cálculo de la red

de distribución se considerará la zona urbana actual, de acuerdo con sus densidades

actuales y probables.

6.2.2 DIAMETROS MINIMOS

En poblaciones urbanas mayores de 5000 habitantes el diámetro mínimo será de 50 mm

[2”]. En poblaciones urbanas menores a 5000 habitantes se aceptara como diámetro

mínimo 38 mm [1 1/2”].

En poblaciones menores a 5000 habitantes, en el área rural, el diámetro mínimo en

sistemas cerrados será de 1”, aceptándose ramales de 3/4”

6.2.3 VELOCIDADES

- La velocidad máxima en la red de distribución será de 2 m/s.

- La velocidad mínima en ningún caso será menor de 0.30 m/s.

6.2.4 PRESIONES

Durante el período de la demanda máxima horaria, la presión dinámica en cualquier punto

de la red no será menor a:


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En poblaciones rurales menores, a 5000 habitantes: 5 m.c.a.

En poblaciones de 5000 a 15000 habitantes: l0 m.c.a.

En poblaciones de áreas urbanas: 20 m.c.a.

La presión máximo estática no será en ningún caso mayor a 70 m.c.a.

Las áreas que estén ubicadas en terrenos altos y que requieran mayores presiones para ser

abastecidas, deben tener, en lo posible, sistemas separados de presión, debiendo

mantenerse las presiones por medio de bombeo o tanques elevados.

6.2.5 UBICACION DE TUBERIAS

Las tuberías de la red de distribución se colocarán en los costados Sur y Este de las calles a

1.0 m del cordón de la acera (o un tercio de la calzada si se ha estado empleando con

anterioridad este criterio) y a una profundidad mínima de 0.80 m. en vías con tráfico

vehicular, y a 0.50 m en área rural, medidas desde la rasante a la corona del tubo. Como se

muestra en la figura 6.1.

FIG. 6.1 UBICACIÓN DE LA TUBERÍA [Ref. Elaboración Propia]


224


La separación entre tos tuberías de agua potable y alcantarillado será de 3 m en planta. De

no poder cumplirse con esta condición, se colocarán los tuberías en zanjas separadas a una

distancia de 1.50 m, debiendo colocarse la tubería de agua potable a 0.30 m como mínimo

por encima de la de alcantarillado.

6.2.6 VÁLVULAS E HIDRANTES

a) Válvulas

La red de distribución debe estar provista de válvulas tipo compuerta con vástago no

deslizante, provistas de cabezal superior estándar para todos los diámetros, operables

mediante llave “T”.

Las válvulas deben colocarse, en las intersecciones de las mallas principales, de tal manera

que formen cuarteles cuyo desarrollo no debe pasar los siguientes valores:

- 1500 m en poblaciones menores y de baja densidad de habitantes (menor de 250

hab/ha).

- 800 m en poblaciones con densidad mayor de 250 hab/ha

Debe colocarse una válvula en los puntos en que exista un ramal de derivación importante.

En poblaciones hasta de 1000 habitantes, puede proveerse sólo una válvula a la entrada de

la población, excepto en los casos en los que se tenga que definir áreas de consumo o

zonas de presión diferenciada.

En los puntos bajos de la red se instalarán válvulas de purga o desagüe y se diseñaran las

obras necesarias para su adecuado desagüe. No se permitirá puntos muertos en la red,

debiendo terminar necesariamente en válvulas con drenaje.

En los puntos altos de la red se instalarán las ventosas correspondientes. Todas las válvulas

deben complementarse y protegerse con cajas de mampostería, hormigón, o metálicos, con

tapa a nivel de la rasante.


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b) Hidrantes

Los hidrantes deben instalarse en tuberías de un diámetro mínimo de 75 mm [3”] y a una

distancia máximo entre ellos, de 500 m. cada hidrante llevará su propia válvula para

aislarla de la red. Se ubicarán de preferencia en las esquinas, o intersección de dos calles,

sobre la acera, para un mejor acceso.

6.3 TIPOS DE REDES

Dependiendo de la topografía, de la vialidad y de la ubicación de las fuentes de

abastecimiento y del estanque, puede determinarse el tipo de red de distribución. Los

sistemas de distribución se clasifican generalmente como: redes ramificadas y redes

malladas.

6.3.1 REDES RAMIFICADAS

Son redes de distribución constituidas por un ramal troncal y una serie de ramificaciones o

ramales que pueden constituir pequeñas mallas, o constituidos por ramales ciegos. Este

tipo de red es utilizado cuando la topografía es tal que dificulta, o no permite la

interconexión entre ramales

Los caudales medios de consumo en cada tramo pueden determinarse conociendo la

zonificación y asignando la dotación correspondiente de acuerdo a la Norma Boliviana NB

689, Norma Técnica de Diseño para Sistemas de Agua Potable. En el caso de localidades

donde no se disponga del plano regulador de la Ciudad, los caudales de consumo por tramo

pueden asignarse en base a un caudal unitario para zonas de densidad homogénea. En la

figura 6.2 podemos observar una red abierta.


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FIG. 6.2 ESQUEMA DE RED RAMIFICADA [Ref. Elaboración Propia]

6.3.1.1 Diseño de redes ramificadas y asignación de caudales a nudos

El procedimiento a seguir es, en general, el siguiente:

a) Se divide la ciudad en zonas de distribución, atendiendo al carácter de las mismas en

residencial, comercial e industrial.

b) Se procede a un trazado tentativo, que tenga un conducto principal, que se ramifique

para conducir el agua a cada zona o grupo de zonas de distribución y se anotan las

longitudes de cada tramo de tubería.

c) Se determina el coeficiente del caudal por metro de tubería, dividiendo el caudal

máximo horario entre la longitud virtual de toda la red. El concepto de “longitud virtual” lo

usaremos exclusivamente para definir que caudal ha de circular por cada tramo de tubería

al cual denominaremos caudal propio.

Así por ejemplo, resulta evidente que un tramo de tubería que abastezca predios por un

solo lado, como el A-B de la figura 6.3, deberá conducir menos caudal que el tramo C-D

de la misma figura, ya que este último abastece de agua a predios ubicados a cada lado del


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mismo. Correlacionando caudales con longitudes, es como si el tramo C-D, tuviera una

longitud del doble de la del tramo A-B, siendo que en realidad, los dos tramos miden lo

mismo. De acuerdo con este razonamiento expresamos que el tramo C-D tiene una

longitud real de 100 metros, pero que virtualmente (existencia aparente y no real) tiene una

longitud de 200 metros. Para el tramo A-B, que solo abastece predios por un solo lado, la

longitud real es igual a la longitud virtual.

FIG. 6.3 TRAMO QUE ABASTECEN PREDIOS A UN SOLO LADO (A-B)

Y A AMBOS LADOS (B-C) DE LA TUBERÍA [Ref. Elaboración Propia]

En resumen:

- Para líneas de alimentación: LVIRTUAL = 0

- Para tuberías que abastecen de agua a predios localizados a un solo lado de la

línea:

LVIRTUAL = LREAL

- Para tuberías que abastecen de agua a predios localizados a ambos lados de la

línea:

LVIRTUAL = 2⋅LREAL

Sumando las longitudes virtuales tramo a tramo de la red, se obtiene entonces el

coeficiente de caudal por metro de tubería “q” con la expresión siguiente:

VIRTUAL

h

LQ

q∑

= −max


228


Donde:

q = Coeficiente de caudal por metro [l/s.m]

Qmax-h = Caudal máximo horario [l/s]

ΣLVIRTUAL = Sumatoria de las longitudes virtuales de cada tramo de la red [m]

Obsérvese que si, de acuerdo a como se ha dividido la ciudad, se tienen concentraciones de

población diferentes, también el coeficiente de caudal por metro a de ser diferente de

acuerdo con la zona. De la misma forma, variará de acuerdo con el carácter dependiendo

de sí es zona industrial o comercial. Así pues, los coeficientes de caudal se determinan

usando las dotaciones y poblaciones de las zonas a las que alimenta el tramo considerado.

d) Se numeran los nudos que se tengan en la red.

e) Se calculan los caudales propios de cada tramo de la red, multiplicando el coeficiente de

caudal “q” por la longitud virtual del tramo de tubería.

QPROPIO = q ⋅ LVIRTUAL

f) Se efectúa el cálculo de los caudales acumulados por cada tramo de tubería, comenzando

desde el más distante al más cercano al depósito de regularización, sumando cuando sea

necesario, los caudales de los tramos secundarios.

g) Se determina el diámetro de los distintos tramos o secciones del conducto, haciendo uso

del caudal acumulado que deben conducir, considerándolo concentrado en el extremo o

nudo terminal (Figura 6.4)


229


Q2

Predios Q4....

∑=

=n

iiQQ

1

Q1 Q3.....

1 2 1 2

Qn Q

Predios

CASO REAL IDEALIZADO

FIG. 6.4 CONSIDERACION DEL CAUDAL ACUMULADO DEL TRAMO, CONCENTRADO EN EL NUDO

TERMINAL Y CASO REAL CON TOMAS DOMICILIARIAS POR CADA PREDIO [Ref. Elaboración Propia]

A partir de la expresión : VAQ ⋅=

y sabiendo que 4

2dA π= se tiene: VdQ

4

2π=

despejando d : VQd

π4

=

considerando una velocidad de flujo de 1.2 m/s

Qd 03.1=

Donde:

d = diámetro de la tubería en m

Q = caudal acumulado del tramo en m3/s

y haciendo una conversión de unidades, conveniente, se tiene:

Qd 28.1=

Donde:

d = diámetro de la tubería en pulgadas

Q = caudal acumulado del tramo en l/s

El diámetro obtenido con esta última expresión es teórico, debe ajustarse al diámetro

comercial más aproximado


230


h) Se determina el nudo de la red con la presión más desfavorable. Este puede ser aquel al

que para llegar se requiera consumir la mayor pérdida de carga y que a la vez exista la

presión requerida. Las pérdidas de carga pueden calcularse con la fórmula de Manning o

con la fórmula de Hazen & Williams.

Si el diseño no cumple con las presiones requeridas, se procede a rectificar el diseño,

variando los diámetros necesarios o, si es posible, elevando el tanque regularizador. Se

pueden utilizar programas computacionales que nos ayudan a solucionar estos problemas,

entre los cuales podemos citar Branch y WaterCad.

i) Una vez terminado el diseño, se procede a dibujar el plano definitivo de la red de

distribución, donde debe aparecer:

i) Diámetros y longitudes

ii) Piezas de conexión, válvulas, etc.

iii) En cada nudo un circulo con los siguientes datos: Cota Piezométrica

Presión disponible

Cota del Terreno

Todos los cálculos que presuponen el diseño anterior deben presentarse en forma de tabla,

a libre elección del ingeniero a cargo del diseño. Se sugiere la tabla de cálculo del Tabla

6.1 a la cual se le pueden adicionar o restar las columnas que se considere necesario.

Tabla 6.1 Tabla de calculo para red de distribución Ramificada Tramo Perdidas Carga

Real Virtual Propio Acumulado Teorico Comercial hf (m) Piezometricas Terreno disponible (m)Longitud (m) Caudales (l/s) Diametro (mm) Cotas


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6.3.2 REDES MALLADAS

Son aquellas redes constituidas por tuberías interconectadas formando mallas. Este tipo de

red de distribución es el más conveniente y tratará siempre de lograrse mediante la

interconexión de las tuberías, a fin de crear un circuito cerrado que permita un servicio más

eficiente y permanente. En el dimensionado de una red mallada se trata de encontrar los

caudales de circulación de cada tramo, para lo cual nos apoyamos en algunas hipótesis

estimativas de lo caudales en los nudos. En la figura 6.5 se observa una red mallada.

Resulta ventajoso hacer división por zonas, tratando de unir aquellas que presentan

características homogéneas o similares, tomando en cuenta la densidad actual y la futura.

FIG. 6.5 ESQUEMA DE UNA RED MALLADA DE UNA ZONA URBANA [Ref. 10]


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6.3.2.1 Diseño de redes cerradas

El calculo de una red cerrada consiste en determinar los diámetros de los diferentes tramos

que forman los círculos principales. Para el análisis de las redes cerradas existen métodos

de solución entre los cuales citamos Hardy-Cross y el de la tubería equivalente; existen

programas computacionales que nos ayudan a solucionar estos problemas, entre los cuales

podemos citar Loop y WaterCad. En estos utilizan la formula de Hazen-Williams o bien la

de Manning para el calculo de las perdidas por fricción.

El procedimiento que se sigue para la asignación de caudales iniciales con los cuales

podremos determinar los diámetros de las tuberías en general es el mismo que se explico

para la red ramificada, o utilizando el método de las áreas que explicaremos mas adelante.

Configuración de la red de distribución

Las redes malladas están constituidas por la matriz de distribución, de las tuberías

principales, tuberías secundarias o de relleno y ramales abiertos. Las tuberías principales

constituirán las mallas, cuyos tramos se definirán por los nudos que lo comprenden. Para

ello, se define un nudo en base a lo siguiente:

a) Intersección de 2 tuberías principales

b) Todo punto de alimentación

Para la configuración de las mallas mediante las tuberías principales se tomará en cuenta el

posible desarrollo o crecimiento de la ciudad o zona a proyectar; así, un desarrollo hacia la

periferia, motivado por la existencia de zonas planas que propiciarían tal extensión, induce

a proyectar mallas exteriores previendo el crecimiento urbanístico hacia tales áreas. En

cambio, zonas que tienen limitaciones de expansión, ya sea por condiciones topográficas

de difícil desarrollo urbanístico; por la existencia de ríos, lagos o mares, o por

disposiciones legales que no permitan el desarrollo hacia determinadas zonas, conduce a

proyectar mallas internas previendo el desarrollo vertical u de alta densidad de esos

sectores. Los esquemas de las figuras 6.6 y 6.7 muestran algunos tipos de redes malladas.


233


FIG. 6.6 ESQUEMA DE UN MALLADO EXTERNO [Ref. 10] FIG. 6.7 ESQUEMA DE UN MALLADO INTERNO[Ref. 10]

Cuando por razones topográficas las presiones de servicio en el sistema de distribución

sean muy altas, resulta conveniente dividir la zona en varias redes (por ejemplo: alta,

media y baja), las cuales pueden interconectarse mediante válvulas reguladoras o

reductoras de presión; o mediante tanquillas rompecarga, o bien separarlas con estanques

de almacenamiento independientes. En casos de más de dos redes, resulta conveniente

interconectar las redes alternando válvulas reductoras con tanquillas rompecargas. La

figura 6.8 muestra un esquema de dos redes interconectadas mediante válvulas reguladoras

de presión.

FIG. 6.8 ESQUEMA DE 2 REDES INTERCONECTADAS MEDIANTE VÁLVULAS REGULADORAS DE PRESION [Ref. 10]


234


Una vez hecha la distribución por tramos de los caudales medios de consumo, se procede a

definir la configuración de las redes y al estudio de los diversos casos de análisis,

atendiendo al tipo de sistema y a su funcionamiento.

6.3.2.2 Asignación de caudales en los tramos que constituyen las mallas

(Tuberías principales)

Para el dimensionado de una red mallada tratamos de encontrar los caudales de circulación

para cada tramo, basándonos en algunas hipótesis de cálculo pendientes a determinar los

caudales por cada nudo.

Diversos métodos se han seguido para esta determinación, entre los cuales el más general

es el método de las áreas.

Método de las áreas

Se trata de determinar el caudal o consumo medio para toda la zona a proyectar y las áreas

de influencia de cada nudo, a fin de definir un caudal unitario. Este caudal unitario se

calcula teniendo el caudal máximo horario y el área total de la zona a proyectar.

Caudal máximo horario qUNITARIO = área de influencia

Se enumeran los nudos que configuran la malla y se determinan las áreas de influencia de

cada uno de los nudos, trazando las mediatrices de los tramos, formándose de esta manera

una figura geométrica (cuadrados) alrededor del nudo y se multiplican por la demanda

unitaria así para obtener el caudal en el nudo.

QNUDO = qUNITARIO ⋅ AreaNUDO

Se procurará tener áreas de figuras geométricas conocidas o en caso contrario debe

disponerse de planímetros para su medición. En la figura 6.9 se observa la distribución de

las áreas en los nudos.


235


FIG. 6.9 ESQUEMA DEL METODO DE LAS AREAS [Ref. Elaboración Propia]

6.4 SELECCION DEL TIPO DE DISTRIBUCION

De acuerdo a condiciones topográficas, la ubicación de la fuente respecto a la red y al

tanque, motivará diversas formas de suministro de agua a la red de abastecimiento.

planteándose varias posibilidades o alternativas a saber:

a) Bombeo contra la red

FIG. 6.10 ESQUEMA DE BOMBEO CONTRA LA RED [Ref. 10]


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b) Sistema por gravedad

FIG. 6.11 ESQUEMA DE DISTRIBUCIÓN POR GRAVEDAD [Ref. 10]

c) Bombeo directo al tanque y suministro por gravedad

FIG. 6.12 ESQUEMA DE BOMBEO DIRECTO Y DISTRIBUCIÓN POR GRAVEDAD [Ref. 10]

Indudablemente que, siempre que ello sea posible, la selección de un sistema totalmente

por gravedad será la solución más conveniente. En este caso, deberá contemplarse la

solución mediante una o más redes que separadas por tanques u otro dispositivo que

mantenga las presiones dentro de los limites normales.


237


6.5 TUTORIAL DE WATERCAD V.4.1.1

Introducción

WaterCAD es una herramienta extremadamente eficiente para tender una red de

distribución de agua. Es fácil preparar un modelo esquemático o a escala y dejar a

WaterCAD encargarse de la conexión de los nudos. Para construir una red de distribución,

usted no necesita preocuparse con la asignación de etiquetas a las tuberías y nudos, porque

WaterCAD asignará las etiquetas automáticamente.

Cuando se crea un dibujo esquemático, las longitudes de las tuberías son ingresadas

manualmente. En un dibujo a escala, las longitudes de las tuberías son calculadas

automáticamente de la posición de los recodos de las tuberías y de los nudos de inicio y fin

en el panel de dibujo.

Efectuaremos la modelación en WaterCad del sistema de agua potable representado en la

siguiente figura 6.13 y en la tabla 6.2.

FIGURA 6.13 [Ref. Elaboración Propia]

En esta red, la modelación del reservorio conectado a la bomba simula una conexión al

sistema principal de distribución de agua. Simplificando la red de esta manera se puede


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aproximar las presiones suplidas al sistema en la conexión bajo un rango de demandas.

Este tipo de aproximación no es siempre el apropiado, y se debería tener cuidado cuando

se modela una ved de esta manera. Trazando la red posterior al origen es una aproximación

mas precisa.

Tabla 6.2

Tuberias Longitud [m] Diámetro [mm] Material Hazen-Williams [C]P-1 0.01 1000 Hierro Ductil 130P-2 58.5 150 Hierro Ductil 130P-3 505.5 150 Hierro Ductil 130P-4 336.5 150 PVC 130P-5 521.5 150 Hierro Ductil 130P-6 343.5 150 Hierro Ductil 130P-7 400 150 PVC 130P-8 500 150 Hierro Ductil 130P-9 31 150 Hierro Ductil 130P-10 100 150 Hierro Ductil 130

Tabla 6.3

Nudo Elevación [m] Demanda [l/min]J-1 184 38J-2 185 31J-3 184 34J-4 183 38J-5 185.5 350J-6 165 356

Elevacion [m]198

ReservorioR-1

Tabla 6.4

Tanque Sección Maxima Elevación Elevación Elevación de DiámetroElevación [m] Inicial [m] Mínima [m] la base [m] [m]

T-1 Area constante 226 225 220 200 8

Bomba Elevación [m] Tipo de BombaPMP-1 193 3 Point

Head [m] Descarga [l/min] Válvula Elevación [m] Diámetro [mm] PresiShutoff 30.0 0 PRV-1 165 150Desing 27.4 3800Max. Operating 24.8 7500

ón [kPa]390


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Procedimiento

Parte 1.- Creando un nuevo Archivo de Proyecto

1. Haga doble clic en el icono de WaterCAD situado en la barra de escritorio para

comenzar WaterCAD en su versión Stand-Alone. Si el diálogo Welcome to

WaterCAD aparece, seleccione el botón Close.

2. Abra la etiqueta Global Options, accesible en el menú desplegable Tools/Options.

Desde aquí se estará trabajando en unidades del SI, para ello haga clic en la caja de

selección Unit System, y seleccione System International. Clic OK.

3. Seleccione File/New del menú desplegable. Clic No cuando sea preguntado si

quiere salvar el presente proyecto.

4. En el diálogo Create Project File As, ingrese el nombre del archivo

“Ejemplo.wcd” para su proyecto, y clic Save. El Project Setup Wizard se abrirá.

5. En el Project Setup Wizard, titule el proyecto “Ejemplo” y clic el botón Next.

6. Escoja sus parámetros deseados. Para este ejemplo, usar los valores por defecto del

programa. Clic el botón Next.

7. Seleccione el botón Schematic, clic en el botón Next.

(En caso de tratarse de una red importada desde AutoCad, se procede a definir la

escala tanto horizontal como vertical seleccionando la opción Scaled, y

seleccionara el botón Browse próximo a la caja Background Filename; en el cual

rescatara el archivo de autocad con extensión dxf, y clic Open, posteriormente clic


240


el botón Next para continuar).

8. Los elementos del botón prototype le permiten definir valores por defecto para

cada tipo de elemento. Nosotros usaremos los valores por defecto del prototipo en

este ejemplo, así que haga clic en el botón Finished.

Parte 2.- Tendiendo la Red

1. Para dibujar el esqueleto de la red de distribución mostrada previamente, seleccione

la herramienta Pipe Layout de la barra de herramientas. Entonces, mueva el

cursor sobre el panel de dibujo y apriete el botón derecho del mouse para

seleccionar Reservoir del menú desplegable. Clic la ubicación aproximada del

reservorio R-l (vea el diagrama de la red de distribución precedente, la figura 6.13).

2. Luego, mueva el cursor a la ubicación de la bomba P-1. Apriete el botón derecho

del mouse y seleccione Pump del menú desplegable. Haga clic para situar la

bomba. Sitúe la unión J-1 haciendo clic derecho, seleccionando Junction del menú

desplegable, y haciendo clic en la ubicación aproximada.

3. Proceda con el trazado de la red situando las uniones J-2, J-3, y J-4 Cierre el loop

seleccionando la unión J-1. Haga clic derecho y seleccione Done del menú

desplegable.

Nota .- Para construir una tubería con curvas en la versión stand-Alone, sostenga la tecla

Control y clic la ubicación de la curva. Entonces, suelte la tecla Control para ingresar el

próximo elemento. Usted puede insertar curvas después que una tubería es construida

haciendo clic derecho en la tubería y seleccionando Bend/Add Bend. Luego arrastre el

nuevo vértice a una ubicación aproximada.

4. Seleccione la herramienta Pipe Layout otra vez y clic la unión J-3. Mueva el

cursor a la ubicación de J-5, y clic para insertar el elemento. Haga clic derecho y

seleccione Done.

5. Inserte el PRV(en el menú desplegable Valve/PRV), unión J-6, y el tanque


241


seleccionando la etiqueta Pipe Layout y situando los elementos en sus ubicaciones

aproximadas. Asegúrese de trazar las tuberías en orden numérico (P-7 a través de

P-9), así sus etiquetas corresponderán a las etiquetas en el diagrama. Haga clic

derecho y seleccione Done del menú desplegable para terminar el comando Pipe

Layout.

6. Inserte el tanque, T-1, y la tubería conectándolo al nudo J-3. Haga clic derecho y

seleccione Done. Ahora el trazado de la red esta completo.

7. Salve la red de WaterCAD haciendo clic en el icono Disk sobre la barra de

herramientas o escogiendo File/Save.

Parte 3.- Ingreso de Datos

Hay cuatro formas de ingresar y modificar los datos de los elementos en WaterCAD:

• Diálogos - Usted puede usar la herramienta Select y hacer doble clic en un elemento

para traer su editor.

• FlexTables - Usted puede hacer clic en el botón Tabular Reports para traer

unas tablas dinámicas que le permitirán editar y mostrar los datos del modelo en un

formato tabular. Usted puede editar los datos como lo haría en una planilla.

• Database Connections - Las conexiones de base de datos le permite importar y

exportar los datos de los elementos directamente de fuentes como ser planillas Excel,

GIS, MS Access y muchos otros.

• Alternative Editors - Se usan alternativas para ingresar datos para diferentes

situaciones “What If?” para su uso en manejos de escenarios.

Parte 4.- Ingreso de Datos a través de Diálogos.

Para acceder a un elemento de diálogo en el modo Stand-Alone, simplemente haga doble

clic en el elemento con el cursor.

1. Abra el Reservoir Editor para el reservorio R-1, y seleccione la etiqueta General.

Ingrese la elevación de la linea de gradiente hidráulico de la tabla 6.3 de datos del

reservorio.


242


2. Clic el botón ellipsis (...) próximo al campo Zone. Esta acción abre el Zone

Manager. Clic Add, luego ingrese una etiqueta para la nueva zona de presión,

“Connection Zone”. Clic OK, y OK una vez más para salir del Zone Manager

3. Finalmente, seleccione la zona que acaba de crear de la lista de la caja Zone, y

luego clic OK para cerrar el Reservoir Editor

4. Abra el Tank Editor para el tanque T-1. Ingrese los datos de la tabla 6.4 del tanque.

Deje los otros parámetros a sus valores por defecto. Clic OK para salir del dialogo.


243


5. Abra el Pump Editor para la bomba PMP-1. Seleccione Standard (3 points) de la

lista de tipo de bombas. Ingrese la elevación de la bomba y la curva de descarga

como se da en la tabla 6.4 de datos de la bomba; sin embargo, antes de ingresar el

valor de la primera descarga (3800 l/mm), asegúrese de cambiar las unidades de

caudal de m3 /min a l/min. Haga esto con el botón derecho del mouse en la caja de

Design Discharge, seleccione Design Properties, y seleccione l/min de la lista

Units. También, note que la bomba tiene una tubería aguas arriba y una tubería

aguas abajo para definir la dirección. Si la bomba esta yendo en la dirección

equivocada, simplemente clic el botón Reverse para cambiarla. En este ejemplo, la

tubería de aguas arriba debería ser P-1, y la tubería de aguas abajo debería ser P-2.

Clic OK para salir del diálogo.


244


6. Ingrese al Valve Editor para la válvula PRV-1. Use la información de la tabla 6.4

de datos de la válvula. Deje los otros parámetros definidos a sus valores por

defecto. Clic OK para salir del diálogo.


245


7. Ingrese los datos de las uniones como se define en la tabla 6.3 de datos de los

nudos. Sin embargo, antes ingrese los datos de demanda, haga clic derecho en la

columna Demand, y seleccione Demand Properties del menú desplegable. De la

lista Units, seleccione l/min y clic OK. Deje todos los otros campos a sus valores

por defecto.

Nota.- Use el procedimiento descrito en los pasos 2 y 3 arriba, para crear la nueva zona

“Zone-2”.

8. Finalmente, usted necesitará especificar las longitudes definidas por el usuario para

las tuberías P-1, P-7, P-8, P-9 y P-10, desde el reservorio, tanque, PRV, y nudos J-5

y J-6 son solamente mostrados en ubicaciones aproximadas. Seleccione la tubería

P-1 para abrir el Pipe Editor. Clic la caja llamada User Defined Lenght para

activar este campo. Luego, ingrese un valor de 0.01 m en el campo Lenght. Porque

esta usando el reservorio y la bomba para simular la conexión al sistema de

distribución principal, usted querrá que las pérdidas a través de esta tubería sean

despreciables. Por esto, la longitud es muy pequeña y el diámetro será largo. Repita

este procedimiento para las tuberías P-7, P-8, p-9 y P-10, usando las longitudes

definidas por el usuario de la tabla 6.2 de tuberías.

Parte 5.- Ingreso de Datos a través de FlexTables

Es a menudo más conveniente ingresar datos para similares elementos en forma tabular,

mejor que abrir individualmente un diálogo para un elemento, ingrese los datos en el

diálogo, y seleccione el próximo elemento. Usando reportes tabulares, usted puede ingresar

los datos como lo haría en una planilla.

1. Para acceder al reporte tabular, clic el botón Tabular Reports en la barra de

herramientas.

2. Clic el Pipe Report y clic OK. Notar que los campos en blanco son editables, y

que los campos amarillos no lo son. Estas tuberías podrían no estar en orden alfa-


246


numérico en la tabla. Para ordenar la tabla por etiquetas, haga clic derecho en el

título Label. Seleccione Sort/Ascending del menú desplegable que aparece.

3. Para cada una de las diez tuberías, ingrese el tamaño de la sección y el material de

la tubería como esta delineado de la tabla 6.2 de tuberías. Notar que los valores de

C para las tuberías serán automáticamente asignadas a los valores predefinidos

basados en el material; sin embargo, estos valores pueden ser modificados si un

coeficiente diferente fuese requerido.

4. Deje los otros datos a sus valores por defecto. Clic el botón Close para salir de la

tabla cuando haya finalizado.

Parte 6.- Ejecutando un Análisis de Estado Invariable

1. Clic el botón GO para traer el dialogo Calculation. Asegúrese que el Calculation

Type este marcado como Steady-State.


247


2. Clic el botón GO en el dialogo para analizar el modelo. Cuando los cálculos estén

completos, un reporte Results es mostrado.


248


3. La etiqueta Results muestra un resumen de los resultados del modelo. Muévase a

través del resumen para tener una idea de los resultados que son dados. Debería

aparecer una luz verde en la etiqueta de Results del dialogo. Usted rápidamente

puede decir si hubieron advertencias o fallas con un vistazo en la luz. Una luz verde

indica ninguna advertencia o fallas, una luz amarilla indica advertencias, mientras

una luz roja indica problemas.

Parte 7.- Reporte de Resultados

Una propiedad importante en todos los programas para la modelación se sistemas de

distribución de agua es la habilidad de presentar los resultados claramente, incluyendo:

• Reportes, los cuales muestran e imprimen información de cualquiera de los elementos

del sistema.

• Reportes Tabulares (FlexTables), para visualización, edición, y presentación de

datos seleccionados y elementos en forma tabular.

• Perfiles, muestra gráficamente en una vista perfil, como un atributo seleccionado, como

ser gradiente hidráulico, varia a través de una serie de tuberías interconectadas.

• Anotaciones en Elementos, para presentación dinámica de los valores de variables

seleccionados por el usuario en una vista general.

• Codificación de colores, la cual asigna colores basados en rangos de valores para los

elementos para visualización. Esta herramienta es muy útil para diagnostico rápidos en la

red.

Parte 8.- Reporte de Resultados a través de Reportes

1. Cuando aparece el dialogo Results, note que el reporte Results puede ser grabado a

un archivo o impreso o usando los botones de en esquina superior izquierda. Este

reporte despliega características claves del sistema en una hoja con formato.

2. Clic Close. Abra el editor para el tanque T-1. clic el botón Report en la parte

inferior del diálogo y seleccione Detailed Report del menú desplegable para ver


249


un reporte resumen con formato. En la página dos Ud. Puede ver el estado del

tanque (vaciado y llenado) para cada incremento de tiempo.

3. Cada elemento puede generar un reporte en el mismo formato general en el cual

incluye una serie de tablas que describen las propiedades y los resultados de los

elementos en detalle Ud. puede imprimir este reporte o copiarlo a un procesador

usando los botones en la parte superior del diálogo. El reporte se pegará en un

procesador de texto en la misma forma que se ve en la pantalla. Clic el botón Close

y clic OK para salir del Tank editor.

4. Además Ud. Puede imprimir reportes detallados para varios elementos a la vez.

Use la herramienta de selección para dibujar una ventana alrededor los elementos

que desea reportar o mantenga presionada la tecla shift mientras selecciona los

elementos individualmente. Entonces, selección Report/Element Details del menú

desplegable para mostrar el diálogo Detailed Reports


250


Parte 9.- Reporte tabulares (Flex Tables)

Esta una herramienta extremadamente eficiente en WaterCad. Estos reportes no solo son

de buena presentación, son también muy útiles en la entrada y análisis de datos. Cuando

los datos deben ser ingresados para un gran número de elementos, ingresar los datos en

elementos uno por uno puede ser tedioso y consumir tiempo. Usando reportes tabulares,

los elementos pueden ser cambiados usando la herramienta de edición global o filtrar para

mostrar solo los elementos deseados. Valores que sean ingresados en la tabla serán

automáticamente actualizados en el modelo. Las tablas también pueden ser personalizadas

para contener solamente los datos deseados. Columnas pueden ser añadidas o removidas, o

Ud. Puede mostrar duplicados de la misma columna con diferentes unidades. Los reportes

tabulares pueden ahorrar una enorme cantidad de tiempo y esfuerzo.

1. Para abrir un reporte tabular, seleccione la opción Tables del menú desplegable

Report o clic en el botón Tabular Report en la barra de herramientas.

Seleccione Pipe Report de la lista y clic OK.


251


2. Clic Close. Ud también puede desear editar una tabla añadiendo o removiendo

columnas usando el administrador de tablas. Clic el botón Tabular Report

en la parte superior y seleccione Junction Report de la lista entonces clic en el

botón Table Management. Note que en el menú desplegable Table Management

hay una opción New que le permite crear su propia tabla. Cualquier tabla que Ud.

Añada será guardada para su uso con otros proyectos por ahora clic en el botón

Edit para editar el reporte existente de nudos.

3. Desplace en el lado izquierdo para ver los tipos de datos disponibles para

colocarlos en la tabla. Ud. puede resaltar cualquier ítem en particular, luego use los

botones y para adicionar y remover esa columna de su tabla . Para este

ejemplo podemos mostrar elevaciones en metros y pies tiqueando la caja Allows

Duplicate y Columns, resalte Elevation (mostrado en plomo) en la lista de

columnas disponibles y clic, y clic en el botón . Elevación aparece dos veces

dentro el recuadro Columnas Seleccionas. Ud puede ajustar el orden en el cual las

columnas se mostrarán usando las flechas debajo de la lista de mano derecha, o

simplemente jalándolos. Clic OK, y OK de nuevo para salir de Table

Management.


252


6.6 TUTORIAL DEL PROGRAMA BRANCH-LOOP

Introducción

El Branch y loop simula las características hidráulicas de una red de distribución de agua

configurada en anillos, circuitos cerrados para el Loop, y circuitos abiertos para el Branch.

La red esta caracterizada por tuberías y nudos (puntos de entrada/demanda o juntas de

tubería).

Los datos requeridos para correr el programa Branch y Loop son descripción de los

elementos de la red tales como: longitud de tramo, diámetro, coeficiente de fricción,

demandas en los nudos, elevación del terreno y los datos que describen la geometría de la

red.

Las salidas de resultados del programa incluyen caudales y velocidades en los tramos, y

presiones en los nudos.

El Loop acepta cualquier configuración de red: en anillos completamente cerrados,

parcialmente abiertos/cerrados o completamente abiertos; mientras el Branch acepta una

sola configuración que son redes completamente abiertas, pero en el Branch se puede

diseñar los diámetros de la red, lo cual en el Loop no se puede realizar solo simula.

La ecuación de Hazen-Williams es utilizada en este programa para calcular las perdidas de

carga. El Loop contiene sub-rutinas que determinan el número de anillos en la red y

tuberías particulares incluidas en cada anillo. También contiene una sub-rutina que

determina una distribución inicial de caudales que satisface el principio de continuidad en

cada nudo.

Tambien contienen un sub-programa para generar un resumen de costos una vez que el

diseño final es completado; este mismo sub-programa puede ser usado para obtener un

listado con los datos iniciales.


253


Preparación de datos

Para preparar los datos, para correr el Branch o Loop, se requiere dibujar la red y en cada

nudo colocar un número entero único.

Se calcula el caudal medio de demanda diaria de agua para el año proyectado y se

distribuye proporcional en los nudos; esta distribución se puede hacer de diferentes formas:

en base a la densidad de población, al número de casas, o al área servida.

El siguiente paso es determinar la cota terreno en cada nudo de la red, luego determinar la

cota terreno en cada nudo de la red, luego determinar la longitud, diámetro y coeficiente de

fricción de Hazen-Williams para cada tubería. Si se requiere ejecutar el diseño completo

con un resumen de costos, asegúrese que tenga registrados los precios unitarios (costo por

metro lineal) para cada tamaño de diámetro de tubería. Con todos estos datos en la mano,

ahora está listo para usar el programa Branch versión 3.0 o Loop versión 4.0.

El Branch tiene similitud de uso con el Loop, por el cual realizamos un ejemplo con Loop.

Tutorial del Programa LOOP

Para ilustrar el uso del programa realizaremos un ejemplo de diseño/simulación de una red

de distribución de agua que es presentado a continuación, para ello utilizaremos el ejemplo

3 del Capitulo VI.

La figura 6.14 muestra la red de distribución con las demandas en los nudos y sus

longitudes de las tuberías, también se muestra en la tabla 6.5 la distribución de los caudales

en los nodos, cota del terreno y otros; entre otros datos se tiene coeficiente de fricción que

C=140.


254


FIG. 6.14 ESQUEMA DE LA RED CON INDICACIÓN

DE LOS GASTOS EN LOS NUDOS [Ref. Elaboración Propia]

Tabla 6.5 Datos del Ejemplo

Nudo Nudo Caudal de Cota terreno de nudo Tuberia LongitudPlano N° nudo (l/s) (m) a nudo N° (m) (mm) (pulg)

E 1 697 1 - 2 1 200 152 6E-3 2 2.25 680 2 - 3 2 200 152 6C-3 3 3.53 680 3 - 4 3 300 102 4C-6 4 4.49 685 4 - 5 4 400 102 4C-10 5 3.85 680 5 - 6 5 200 102 4E-10 6 2.57 680 6 - 7 6 200 102 4G-10 7 3.85 684 8 - 7 7 400 102 4G-6 8 4.49 685 9 - 8 8 300 102 4G-3 9 3.53 680 2 - 9 9 200 452 6

8 - 4 10 400 102 4

Diametro

Procedimiento

1. Cargar el programa LOOP, posteriormente aparecerá el menú principal; presione

ENTER en File Operations y luego en Create/Edit Data, después presione ESC y escriba

“ejemplo1”, presione ENTER. Como muestra la figura 6.15


255


FIG. 6.15 [Ref. Elaboración Propia]

2. Después aparecerá una primera pantalla “General Information ( Scr-I )”, que sirve

como una información general del proyecto y también definimos que unidades

utilizaremos. Como se muestra en la figura 6.16.

Para cambiar de pantalla presione TAB y para salir ESC.


3. Presione TAB para ir a la siguiente pantalla, donde ingresara los datos mostrados en la

tabla 6.5, donde se ingresara los datos de tuberías de la red; como: los nudos de la tubería,

longitudes, diámetros y la coeficiente de fricción; revise los datos, presione TAB para

cambiar de pantalla. Figura 6.17.


256



4. Después se ingresara los datos mostrados en la tabla 6.5, donde se ingresara los datos de

nudos de la red; como: los nudos, factor pico, demandas, elevación; presione TAB para

cambiar de pantalla. Figura 6.18.


5. En esta pantalla esta diseñada para el ingreso de datos para los nudos como línea

piezométrica fija o variable del reservorio, bombas o válvulas; los datos requeridos son el

número de nudo que esta involucrado; para nuestro ejemplo pondremos el numero de nudo

del reservorio “1”; presione TAB para la siguiente pantalla, en el cual nos pide el número

de nudo del reservorio y la carga de la misma.


257


6. Presione TAB para ir a la siguiente pantalla, donde nos pide diámetros comerciales,

coeficiente de fricción y el costo de tubería por metro; presione TAB para la siguiente

pantalla en el cual nos pide la presión mínima y máxima en metros de columna de agua,

perdida de carga en metros por kilómetro y la simulación; para nuestro ejemplo la presión

mínima es 5 mca y la máxima 30 mca. Como en la figura 6.19


7. Presione ESC para regresar a la pantalla original, en el cual realice un ENTER en Check

Data, el cual verifica si es que existe algún error en la red, si no existe error entonces

presionamos ENTER en Solve Network, esta opción resuelve el ejercicio. Figura 6.20.



258


8. La salida de datos se observa en pantalla o se puede imprimir, como se muestra en la

figura 6.21.


Para observar los resultados en pantalla presione ENTER en Display Results y podrá

escoger si quiere observar detalles de la tubería, detalles del nudo o costo de las tuberías,

en el cual se verificará las velocidades en las tuberías y las presiones en los nudos; para la

salida de datos a un archivo presione ENTER en Save Output File, se creara un archivo de

extensión .OUT, que posteriormente podrá ser recuperado en un procesador de palabras

(WORD).

NOTA.- Es extremadamente importante que recuerde que una vez obtenido su diseño

inicial, recién puede ejecutar el proceso de diseño. Por examen minucioso de los resultados

y ajuste de los diámetros (posiblemente muchos intentos) puede obtener un aceptable

diseño a costo mínimo. Recuerde usar el programa de costos para verificar el costo total de

la red en cada diseño, y así encontrar el de costo menor, optimizando su diseño.


259


6.7 EJEMPLOS RESUELTOS Y PROPUESTOS

Ejemplo 6.1

Calcular las perdidas de carga en los tramos 22-22´, 22´-F´ y las cotas piezométricas en

los puntos 22´, E´y F´. Como se muestra en la figura 1.

F

q = caudal tributario

D = diámetro en pulg

L = distancia en m.

Dirección del

Tubería asbesto-cem

Solución:

Las perdidas se calc

acumulado.

Donde:

Q = Caudal [

C = Coeficien

D = Diámetro

S = Pérdida d

UNIVERSIDAD MAYOR DE SA

21

´

´ q = 0.118 l/sD = 2.5“ L = 29.33 m

q = 0.118 l/sD = 2.5” L = 38.73 m

IG. 1 ESQUEMA DEL EJEMPLO 6.1 [Ref. Elaboración P

l/s

.

flujo

ento C =140

ulan con la formula de Hazen-Willia

54.063.22785.0 SDCQ ⋅⋅⋅=

m3/s]

te de Hazen-Williams, adoptaremos C =

[m]

e carga unitaria o pendiente de energía [m

N SIMON FACULT

2

F

22
22 E´
q = 1.251 l/sD = 2.5” L = 231.75 m

ropia]
Punto Cota terreno Carga disponible Cota Piezométrica [m] [m] [m]
22 998.089 19.477 1017.566 22´ 997.873 E´ 997.917 F´ 997.813

ms usando los caudales

140

/m]

AD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA

260


Despejando de la ecuación de Hazen-Williams:

54.063.22785.0 DC

QS⋅⋅

=

S = Tramo

f

Longitudh

Para el nudo 22´, se obtiene:

El caudal acumulado en el nudo será:

22´22´22´22´22 −−− ++= QQQQ FE

251.1118.0118.0´22 ++=Q

Q22´ = 1.487 [l/s] ≅ 0.001487 [m3/s]

D = 2.5” ≅ 0.0365 [m]

LongitudTramo = 231.75 [m]

54.063.20365.01402785.0

001487.0⋅⋅

=S

S =0.004449 [m/m]

S = Tramo

f

Longitudh

hf = S ⋅ LongitudTramo

hf = 0.004449 ⋅ 231.75

hf = 1.031 [m]

Cota piezométrica = 1017.566 – 1.031 = 1016.535 [m]

Carga disponible = 1016.535 – 997.873 = 18.662 [m]

Los nudos E´ y F´ se calculan en forma similar, como se muestra en la tabla 1.

El proceso de calculo se presenta en la tabla 1, en donde:


261


q = Caudal tributario del tramo en [l/s]

Q = Caudal acumulado del tramo en [l/s]

C = Coeficiente de Hazen-Williams

hf = Perdida de carga en [m]

Tabla 1 Proceso de calculo del ejemplo 1 Nudo Tramo Longitud Diametro H-W Perdidas Carga

q Q [m] [pulg] C hf Piezométricas Terreno disponible

22 1017.566 988.089 19.477

22´ 22-22´ 1.251 1.487 231.75 2.5 140 1.031 1016.535 997.873 18.662

E´ 22´-E´ 0.118 0.118 29.33 2.5 140 0.001 1016.334 997.917 18.617

F´ 22´-F´ 0.118 0.118 38.73 2.5 140 0.002 1016.532 997.813 18.719

Caudales [l/s] Cotas [m]

Ejemplo 6.2

Considérese el diseño de una red abierta (referencia la figura 2), la dotación es 150

l/hab/día, el coeficiente de variación diaria (K1) 1.2 y el coeficiente de variación horaria

(K2) 1.5; si la población proyectada es de 3000 habitantes. Se pide calcular la asignación

de los caudales en los nudos de la red.

150m 100m

300m 200m

150m

200m

FIG. 2 ESQUEMA DE LA POBLACIÓN [Ref. Elaboraci

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON FACU

5

7

6
4
1
2
3

ón Propia]

LTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA

262


Datos:

Dotación = 150 l/hab/día

Población = 3000 hab

K1 = 1.2

K2 = 1.5

Solución:

Determinación del Caudal medio diario

DotPobsegltsQ dmed ⋅=]/[_

segdíahabltsdotaciónhabpoblaciónsegltsQ dmed 86400

]//[][]/[_⋅

=

86400]//[150][3000]/[_

díahablhabsegltsQ dmed⋅

=

21.5_ =dmedQ [lts/seg]

Caudal máximo diario

dmedd QKQ _1max_ ⋅=

]/[21.52.1]/[max_ segltssegltsQ d ⋅=

25.6max_ =dQ [lts/seg]

Caudal máximo horario

dh QKQ max_2max_ ⋅=

]/[25.65.1]/[max_ segltssegltsQ h ⋅=

378.9max_ =hQ [lts/seg]

Determinación del caudal por metro de tubería:

∑−=v

h

LQq max


263


Donde:

q = Coeficiente de caudal por metro [l/s.m]

Qmax-h = Caudal máximo horario [l/s]

ΣLVIRTUAL = Sumatoria de las longitudes virtuales de cada tramo de la red [m]

La ΣLVIRTUAL es 1100 m (ver Tabla 2).

1100378.9

=q ⇒ ]./[10525.8 3 mseglq −×=

El caudal para cada nudo será: virtualPROPIO LqQ ⋅=

Realizamos para el nudo 7:

]/[705.1][200]./[10525.8)( 37 slmmslQPROPIO =⋅×= −

En el tabla 2 se reportan los datos relativos a cada uno y los caudales por nudo.

Tabla 2 Asignación de los caudales a los nudos Tramo Nudo Longitud Real Longitud Virtual Caudal en nudo

[m] Lv [m] QPROPIO [l/s] 7 - 5 7 100 200 1.705 5 - 2 5 200 400 3.410 6 - 4 6 200 200 1.705 4 - 2 4 150 150 1.279 3 - 2 3 150 150 1.279 2 - 1 2 300 0 0.000

SUM 1100 9.378


264


La asignación de los caudales a los nudos queda de la siguiente manera, como se muestra

en la figura 3

1.279

1.705

0 0 3.410

FIG. 3 ESQUEMA DE ASIGNACIÓN DE CAUDALES A LOS NUDOS

Ejemplo 3

La figura 4 muestra un plano de planta de una localidad, cu

configurado le acuerdo al esquema de malla interna, constitu

G-6, G-1O, E-10, C-l0, C-6 y C-3. Se pide calcular la dist

nudos por el método de las áreas. Siendo el caudal máximo

toda la localidad, suponer que cada cuadra es de 100 m.

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON FACU

5

7

1.705

6
4
1
2
3

1.279

[Ref. Elaboración Propia]

ya red de distribución se ha

ida por los nudos E-3, G-3,

ribución de caudales en los

horario de 28.55 [l/s] para

LTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA

265


FIG. 4 PLANO DE PLANTA Y ESQUEMA DE MALLADO INTERNO PARA UNA RED DADA [Ref. 10]

Datos:

Qmax-h = 28.55 [l/s]

Cada cuadra de 100 m

Solución:

Primero se enumeran los nudos que configuran la malla, luego se determinan las

mediatrices de los tramos, la figura 5 representa las áreas de influencia asignadas a cada

nudo.


266


FIG. 5 DISTRIBUCION DE CAUDALES POR EL METODO DE LAS AREAS PARA LA RED DE LA FIGURA 4 [Ref. 10]

Determinación del caudal unitario:

Caudal máximo horario

=UNITARIOq área de influencia

][9.8]/[55.28

habslqUNITARIO =

]//[208.3 haslqUNITARIO =

El área de influencia de la zona es de 8.9 [ha] (ver Tabla 3).

El caudal para cada nudo será: QNUDO = qUNITARIO ⋅ AreaNUDO

Para el nudo E-3 será:

]/[25.2][7.0]//[208.33 slhahaslqE =×=−


267


A continuación se muestra en la tabla 3 la distribución de los caudales en los nudos.

Tabla 3 Distribución de caudales en los nudos Nudo Area de Demanda Caudal de

influencia [Ha] Unitaria [l/s/Ha] nudo [l/s]E-3 0.7 3.208 2.25C-3 1.1 3.208 3.53C-6 1.4 3.208 4.49

C-10 1.2 3.208 3.85E-10 0.8 3.208 2.57G-10 1.2 3.208 3.85G-6 1.4 3.208 4.49G-3 1.1 3.208 3.53

SUM 8.9 SUM 28.55

La asignación de los caudales a los nudos queda de la siguiente manera, como se muestra

en la figura 6

FIG. 6 ESQUEMA DE LA RED DE LA FIGURA 4, CON INDICACIÓN

DE LOS CAUDALES EN LOS NUDOS [Ref. Elaboración Propia]

Ejemplo Propuesto 1

En la figura 7 se tiene una red abierta, con sus respectivas longitudes de tubería y cota de

cada nudo, la dotación es de 140 l/hab/día, la población es de 10000 habitantes. Se pide

calcular las alturas piezométricas y la carga disponible de toda la red, tomando en cuenta

que la presión mínima de cada nudo será de 15 m.c.a.


268


FIG. 7 ESQUEMA DE LA POBLACIÓN [Ref. Elaboración Propia]

Ejemplo Propuesto 2

Del ejemplo propuesto 1, considérese la figura 7 para el diseño de una red abierta, la

dotación es de 150 l/hab/día, el coeficiente de variación diaria (K1) 1.5 y el coeficiente de

variación horaria (K2) 1.8; si la población proyectada es de 12000 habitantes. Calcular la

asignación de los caudales en los nudos de la red.

+


269

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Capitulo VI "Sistemas de distribucion"