Abastecimiento De Agua: Resumen Tema V Redes De Distribucion

Abastecimiento de Agua

RESUMEN TEMA V REDES DE DISTRIBUCION

INSTITUTO TECNOLOGICO DE VILLAHERMOSA

Redes de distribución 5.1. Tipos y sistemas de Redes de distribución 5.2. Diseño y cálculo hidráulico de redes abiertas 5.3. Diseño y cálculo hidráulico de redes cerradas 5.4. Diseño de cruceros y accesorios 5.5. Especificaciones y procedimientos de construcción. 5.6. Presentación del proyecto ejecutivo

Manolito: voy a explicarte cuáles son los tipos Redes de Distribución, que se pueden construir en un sistema de conducción para el abastecimiento de agua potable.

Mafalda, ¿Qué es una Red de Distribución?

Es el conjunto de tuberías, accesorios y piezas especiales que conduce el agua potable a todos los puntos donde se requiere el servicio. Se diseña para satisfacer los requerimientos máximos de agua que pueden ser de tipo domestico, comercial, público e industrial; y deberá satisfacer el régimen variable de demanda máximas y mínimas adecuadas

¿Y que partes integran la redes de distribución?

Las partes que integran la red de Distribución son: la línea de alimentación, la red primaria y la red secundaria.

¿Cuál es la línea de alimentación?

¿A que se le conoce como red primaria?

La línea de alimentación es el tubo que parte del tanque de regulación y termina en la conexión con la primera derivación de la red. Normalmente es el tubo de mayor diámetro de la red.

¿Y Cuántos tipos de redes de distribución existen?

La red primaria son los tubos de diámetros más grandes de la red de distribución, donde se conecta los tubos de la red secundaria. La función de la red primaria es mantener las presiones por arriba del valor mínimo recomendado, así como transportar los mayores gastos dentro del área de servicio. Se recomienda que las mallas de estos tubos se coloquen a distancias de separación entre 400 y 600 metros

Existen dos tipos: la red ramificada o red abierta y la red mallada o red cerrada ¿Cuáles son las redes Ramificadas o abiertas?

¿Y cuáles son las redes Malladas o cerradas?

Y la Mixta que es la combinación de estas dos

Tubería alimentadora

Las redes abiertas o 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.

Tubería principal de la red de distribución

Ramales que terminan en punto ciego

Las redes cerradas o malladas : Son aquellas redes constituidas por tuberías interconectadas formando mallas. Es el tipo de distribución mas conveniente ya que permite crear un circuito cerrado logrando un servicio mas eficiente y permanente. ¿Cuáles son las desventajas?

Tubería alimentadora

La principal desventaja de las redes del tipo Abierto es que, ante la falla o rotura de alguna de las tuberías que la conforman, se tendrá que afectar (dejar sin servicio) a todos los usuarios que estén atendidos desde las tuberías aguas abajo de la rotura, mientras se realiza la reparación necesaria.

¿Y cuál es la ventaja de la red abierta o ramificada?

Todos los usuarios interconectados aguas abajo del punto de rotura se verán temporalmente afectados

En cuanto al cálculo, una pequeña ventaja que tiene la Red de Distribución de Agua Potable de Tipo Abierta es que su resolución es directa, limitándose al cálculo de las pérdidas en cada tubería, para los caudales en tránsito, para obtener posteriormente los valores de la línea piezométrica y presión en cada nodo de ella.

Tubería con eventual rotura

¿Cuáles son las ventajas de la red cerrada?

Todos los usuarios interconectados aguas abajo del punto de rotura se verán afectados temporalmente

La ventaja principal de las Redes Cerradas es que este tipo de configuración es el más conveniente, desde el punto de vista de eficiencia y de garantía del servicio.

¿Cuál es el método de Cross para el calculo hidráulico del gasto entrante y el gasto saliente?

en este tipo, es necesario realizar el balance de los caudales en tránsito en las tuberías, dada la relativa complejidad en la forma en que se realiza la distribución, razón por la cual es necesario recurrir a métodos iterativos como el Método de Cross, para su resolución.

Solo se verán afectados los usuarios conectados en la tubería afectada

¡Claro! ahora les explicará el método

Eventual rotura

1.- Sobre el plano de la población se trazaran las tuberías de circuito y de relleno localizadas en la forma indicada; se anotara la longitud de cada tramo de calle y se enumerarán ordenadamente los cruceros 2.- Se obtendrá la longitud total de la red sumando todas las longitudes de los tramos de la calle. ¡Claro! Deja finalizo de explicarte esto:

3.- Se determinara el coeficiente de gasto o gasto por unidad de longitud (q.m.l.) el cual es resultado de dividir el gasto máximo horario (Gmaxh) entre la longitud total (Lt) de la red.

q.m.l. = Qmaxh

/ Lt

¿harás un ejemplo?

4.- Se indicará en cada tramo de tubería el gasto correspondiente a ese tramo que es el producto de su longitud por el coeficiente de gasto. 5.- Se supondrá una distribución de escurrimientos y se localizarán los puntos de equilibrio, es decir, puntos en donde la presión en cualquier sentido en que llegue el agua, debe ser la misma. 6.- Acumulación de gastos en los tramos de la tubería principal y estimación preliminar de los diámetros de estas mismas tuberías en función de los gastos que por ellas fluyen.

7.- Ajuste del funcionamiento hidráulico por el método de Hardy Croos en Redes de tuberías cerradas.

Sí, pero Primero tendremos que analizar nuestro diseño de la Red

¿podrás decirme como se calcula?

Hazen-Williams El método de Hazen-Williams es valido solamente para el agua que fluye en las temperaturas ordinarias (5˚ C - 25˚ C) la formula es sencilla y su calculo es simple debido a que el coeficiente de rugosidad “C” no es función de la velocidad ni del diámetro de la tubería. Es útil en el calculo de perdidas de carga en tuberías para redes de distribución de diversos materiales, especialmente de fundición y acero: Coeficiente Hazen-Williams para algunos materiales

Material

C

Material

C

140

Hierro galvanizado

120

130-140

Vidrio

140

100

Plomo

130-140

130

Plástico (PE, PVC)

140-150

Hierro fundido 10 años

107-113

Tubería lisa nueva

140

Hierro fundido 20 años

89-100

Acero nuevo

Hierro fundido 30 años

75_90

Acero

130

Hierro fundido 40 años

64-83

Acero rolado

110

Asbesto cemento Latón Ladrillo de saneamiento Hierro fundido nuevo

140-150

Concreto

120-140

Lata

130

Cobre

130-140

Madera

120

Hierro dúctil

120

Hormigón

En esta tabla podemos ver el coeficiente de algunos materiales

120-140

¡Ahora si, vayamos al diseño!

1.- Señalar los nodos

90 l/s

2.- Preestablecer el sentido del Gasto

2

1

3

3.- Definir circuitos 4.- Definir recorridos

I

6 30 l/s

Primero tendremos que analizar el proceso previo al calculo

Ya que identificamos el plano, ¿ahora que hacemos?

II

5

4

60 l/s

23 Lts.

45 Lts.

COEFICIENTE DE FRICCIÓN

C = 150

23 Lts

22 Lts

45 Lts

Q = 45/1000 = 0.045 m3/s

15 Lts.

37 Lts.

Ø = 254 /1000 = 0.254 m

Tenemos que aprender a distribuir o proponer arbitrariamente el Gasto entrante y el Gasto saliente en cada tramo.

¿y esto, lo tengo que aprender?

CALCULO DE LAS CORRECCIONES POR PERDIDAS POR FRICCION

Hp = KQⁿ

n

= ⅟0.54 = 1.851

Para encontrar el valor del coeficiente K se utiliza la fórmula de Hazen-Williams

Ahora haremos las correcciones de la siguiente forma:

hf = hp

¿y como se harán las correcciones?

Circuito I

n

Tramo

Longitud

C

Ø

K

1-2

600

150

0.254

473.60

1.5223

33.8299

2-5

900

“

0.152

8655.65

7.3939

336.0861

5-6

600

“

0.152

5767.10

-2.4261

161.7377

6-1

900

“

0.229

1176.42

-3.7814

84.0321

2-3

600

“

∑2.7087

∑615.6855

= ⅟0.54 = 1.85

Para realizar las correcciones nos apoyaremos con la siguiente tabla:

II

3-4 4-5 5-2

900 600 900

“ “ “

Hp=±KQᵑ

Hp/Q

0.203

1410.15

1.3086

56.8978

0.152

8655.65

8.0280

349.0433

0.203

1410.15

-3.1551

85.2717

0.152

8655.65

¿Cuántas iteraciones debemos de hacer?

-7.3939

336.0861

∑1.2123

∑827.2989

DIFERENCIAS DE GASTO Hasta que las perdidas por fricción Hp = ≤ 0.02 es decir el mismo Gasto (Q) que entra, sea el mismo que sale de la tubería

CTO. I ΔQ = 2.7087/ 1.85 X 615.6855 CTO. I ΔQ = 2.7087/ 1139.6338605 CTO. I ΔQ = 0.00237681600 CTO. II ΔQ = -1.2123 / 1.85 X 827.2989 CTO. II ΔQ = -1.2123 / 1531.3302639 CTO. II ΔQ = -0.0007916 CTO. I ΔQ = 0.00237681600 m3/s CTO. II ΔQ = -0.0007916 m3/s Ahora dime: ¿Cuáles son los materiales que se utilizan en las redes?

Los materiales que se utilizan son Fibrocemento, P.V.C., polietileno, cobre y fierro galvanizado en las tomas domiciliarias, fierro fundido en piezas especiales, bronce en las válvulas de control ¿Cuáles son las tomas domiciliarias?

¿Cuáles son las válvulas de control?

Una toma domiciliaria es el conjunto de piezas y tubos que permite el abastecimiento desde una tubería de la red de distribución hasta el predio de usuario, así como la instalación de un medidor.

Las Válvulas Son accesorios que se utilizan para disminuir o evitar el flujo en las tuberías. Pueden ser clasificadas de acuerdo a su función en dos categorías: ¿Cuáles son esas dos categorías de las válvulas de control?

La de Aislamiento o Seccionamiento: Son utilizadas para separar o cortar el flujo del resto del sistema de abastecimiento en ciertos tramos de tuberías, bombas y dispositivos de control con el fin de revisarlos o repararlos.

Y las de Control: usadas para regular el gasto o la presión, facilitar la entrada de aire o la salida de sedimentos o aire atrapados en el sistema. ¡Entonces! ¿Que elementos se deben considerar para el Diseño de un sistemas de distribución en forma de malla?

Elementos que se deben considerar para el Diseño de un sistemas de distribución en malla

1.

Contar con un plano topográfico.

2. Basado en la topografía, seleccionar localización del tanque de regularización.

la

posible

3. Contar con un trazo tentativo de la red de distribución en malla mostrando las líneas de alimentación. 4. Estimar el gasto máximo horario para el área o subáreas. 5. Asignar una dirección al flujo y calcular el gasto. 6. En forma ficticia, que se interrumpe la circulación del agua en unos tramos para simular una red abierta.

7. Acumular los gastos propios calculados en el paso 5 en sentido contrario al escurrimiento. 8. Calcular el diámetro.

9. Usando algunos de los métodos para, analizar los gastos y presiones de la red de distribución. 10. Ajustar el diámetro de la tubería. 11. Con los diámetros ajustados, reanalice la capacidad hidráulica del sistema.

12. Añada las tuberías secundarias o de relleno. 13. Localización, las válvulas necesarias. 14. Prepare los planos de diseño final.

Para el Diseño de Cruceros y Accesorios tenemos que tener claro lo siguiente: 1.- Son obras que permiten vencer obstáculos tales como carreteras y que se emplean para hacer cambios de dirección y diámetro. Para su construcción es indispensable usar piezas especiales.

Diseño de cruceros: es el conjunto de Piezas Especiales, accesorios y tuberías, generalmente de hierro fundido, que se une entre sí

¿Qué es un Diseño de Cruceros?

¿Qué son las piezas especiales?

Se les llama piezas especiales a todos aquellos accesorios de la tubería que permiten formar cambios de dirección, ramificaciones e intersecciones, así como conexiones incluso entre tuberías de diferentes materiales y diámetros. También permiten la inserción de válvulas y la conexión con estaciones de bombeo y otras instalaciones hidráulicas.

¿Cuáles son las válvulas y piezas especiales que intervienen en la línea de distribución?

Las PIEZAS ESPECIALES son: Juntas, Extremidades; Tees; Cruces; Codos; Coples; Tapones; Yees; Bridas; y las VÁLVULAS son: Válvula Eliminadora de aire; Válvula de Admisión de aire; Válvula check; Válvula de seccionamiento; Válvula contra golpe de ariete; Válvula aliviadora de presión

¿y como sabremos en donde ubican las piezas especiales y las válvulas?

¿cuáles son los objetivos que se alcanzan al elaborar un plano de cruceros?

Para eso deberemos elaborar un plano ejecutivo y conocer sus objetivos

¡Entonces! ¿Qué es un plano ejecutivo?

Proporcionar al Ingeniero:  la guía para la formación de los cruceros de la línea de distribución.  Cuantificar las piezas especiales y válvulas, para el diseño y elegir opciones más económicas y seguras.  Poder elaborar el presupuesto final, para estimar el costo que tendrá la línea de distribución.

El plano ejecutivo se define como el documento a través del cual, el ingeniero civil da a conocer en forma grafica y detallada los resultados propios de los diseños, y los materiales que propone utilizar en los elementos que integran toda obra a ejecutar.

El plano ejecutivo es importante porque es la guía para el ingeniero civil y todo aquel que participa en la obra, para garantizar la correcta ejecución de todos y cada uno de los componentes del sistema objeto de su diseño.

Proporcionar al ingeniero todo lo necesario para su construcción.

1.-Se numeraran en el plano de la línea de conducción todos los cruceros del proyecto

2.- En una cuadricula (generalmente de 6 x 6 cm.) se dibujará detalladamente cada crucero, con las piezas especiales requeridas (existentes o de proyecto), representadas por sus signos convencionales.

3.- Al finalizar el proyecto de los cruceros, se recomienda revisarlos, marcando con algún color, tanto en el plano de la red, como en el plano del crucero, los números de los cruceros bien proyectados.

Para la formación del plano de cruceros se recomienda seguir los siguientes pasos:

LAS JUNTAS LAS USAMOS PARA:  Unir tuberías del mismo o de diferente material.  unir tuberías con piezas especiales y válvulas.  absorber movimientos diferenciales de la tubería (en la conexión con una estructura, en caso de sismo, etc.).  absorber movimientos en la tubería por efectos de temperatura. Si se emplean piezas especiales de hierro fundido con bridas y tuberías de fibrocemento, la unión de tuberías normalmente se lleva a cabo por medio de juntas de tipo Gibault, inmediatamente después de extremidades bridadas. En la terminación de tubería o extremos muertos, se deberán colocar tapones o tapas ciegas con su atraque respectivo.

Ahora veremos el uso de las juntas de algunos materiales, que se utilizan en una red



¿Cuáles los factores que se deben tomar en cuentas para la selección del material de las tuberías y accesorios en una red de distribución?

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  

Resistencia contra la corrosión y agresividad del suelo. Resistencia a esfuerzos mecánicos producidos por las cargas tanto externas como internas. Características del comportamiento hidráulico del proyecto (presión de trabajo, golpe de ariete). Condiciones de instalación adecuadas del terreno. Condiciones económicas. Vida útil de acuerdo a la previsión del proyecto

Con este tema terminamos la Unidad V, Redes de Distribución o Distribución del agua

¡ahora! a estudiar muchachos

¡Estudien! Solo queda una unidad ¡Muchas Gracias!

Felipe

Miguelito

Manolito Mafalda y Guille Libertad

Susanita