ING. ROSOLY DILBERTO CHAPARRO VARGASINGENIERO SANITARIO Y
AMBIENTALRDCHV
M.P 152361456198 BYCCEL. 3138168090TABLA DE CONTENIDO1.MARCO
LEGAL.32.DESCRIPCIN DEL PROYECTO43.PARAMETROS DE DISEO53.1Periodo
de Diseo53.2Metas de cobertura Nivel de Complejidad63.3Datos
aplicados73.4Caudal de diseo.115.SISTEMA DE ACUEDUCTO145.1
Alcance155.2 Diseo hidrulico redes de distribucin155.2.1
Presentacin del software de modelacin155.2.2 Etapas de la Modelacin
Hidrulica165.2.3 Resultados de la Topologa.185.2.5 Descripcin de
ecuaciones usadas por el modelador225.2.6 Resultados Modelacin
Hidrulica255.3 Generalidades sistema de acueducto255.3.1
Dimetros255.3.4 Material seleccionado275.3.5 Instrumentacin de
redes Instalacin de vlvulas de ventosa.275.3.6 Instrumentacin de
redes Instalacin de vlvulas de Purga.275.3.7 Instrumentacin de
redes Vlvulas de corte.275.3.8 Instrumentacin de redes
Hidrantes.285.3.9 Instrumentacin de redes - Instalacin Del Sistema
de Micromedicin.28
LISTA DE TABLAS
Tabla N. 1Periodo de diseo1Tabla N. 2Asignacin de Nivel de
Complejidad1Tabla N. 3 Crecimiento Polacion Yopal1Tabla N. 4
Estadistica Poblacin Yopal1Tabla N. 5 Proyecciones poblacin1Tabla
N. 6 reas del MUnicipio1Tabla N. 7 Densidad de poblacin1Tabla N. 8
Dotacin neta segn nivel de complejidad.1Tabla N. 9. Criterios de
diseo RAS 20001Tabla N. 10 Distribucin De Dimetros Sistema De
Acueducto1
LISTA DE FIGURAS
Figura N 1 Localization espacial Ciudadela Real1Figura N
2Elementos del Modelo1Figura N 3Diagrama de Simulacin
Esttica1Figura N 4Diagrama de la Simulacin Extendida1Figura N
5Diagrama de la Simulacin Dinamica1Figura N 6 Vlvulas utilizadas
para Control Hidrulico1Figura N 7 Estructura Modelo Hidrulico de la
Red de Distribucin Ciudadela Real1
MARCO LEGAL.
El desarrollo del proyecto se enmarca dentro del sector de
Saneamiento Bsico y Agua Potable y Servicios Pblicos Domiciliarios
del pas, los cuales estn reglamentados debidamente:
Ley 99 del 22 de diciembre de 1993. Por la cual se crea el
Ministerio del Medio Ambiente, se reordena el sector pblico
encargado de la gestin y conservacin del medio ambiente y los
recursos naturales renovables, se organiza el Sistema Nacional
Ambiental, SINA y se dictan otras disposiciones.Ley 142 del 11 de
julio de 1994. Por la cual se establece el rgimen de los servicios
pblicos domiciliarios y se dictan otras disposiciones.
Ley 373 del 6 de junio de 1997. Por la cual se establece el
programa para el uso eficiente y ahorro del agua.
Decreto 302 del 25 de febrero de 2000. Por el cual se reglamenta
la Ley 142 de 1994, en materia de prestacin de los servicios
pblicos domiciliarios de acueducto y alcantarillado.
Resolucin 1096 del 17 de noviembre de 2000. Por la cual se
adopta el Reglamento Tcnico para el sector de Agua Potable y
Saneamiento Bsico RAS.
Resolucin 424 de 2001. Por la cual se modifica la Resolucin 1096
del 17 de noviembre de 2000.
Resolucin 0668 de 19 de junio de 2003. Por la cual se modifica
los artculos 86,123, 126, 210 de la Resolucin 1096 del 17 de
noviembre de 2000.
RAS 2000. Ttulo B, Sistemas de Acueducto, ttulo C. Sistemas de
potabilizacin, Ttulo D. Sistemas de recoleccin y evacuacin de aguas
residuales domsticas y pluviales, Ttulo E. Tratamiento de aguas
residuales.
Resolucin 2115 de julio de 2007. Por medio de la cual se sealan
caractersticas, instrumentos bsicos y frecuencias del sistema de
control y vigilancia para la calidad del agua para consumo
humano.
Decreto 1575 del 9 de mayo de 2007. Por la cual se establece el
Sistema para la Proteccin y Control de la calidad del agua para
consumo humano.
Resolucin 2320 de 27 de noviembre de 2009. Por la cual se
modifica parcialmente la resolucin nmero 1096 de 2000 que adopta el
Reglamento Tcnico para el Sector de Agua Potable y Saneamiento
Bsico RAS-.
DESCRIPCIN DEL PROYECTO
El proyecto corresponde al diseo de la red de distribucin de
agua potable para la urbanizacin la Pedrera del municipio de Yopal,
ubicado sobre el perimetro urbano va a la vereda Picon
Figura N 1 Localization espacial Ciudadela Real
Gogle Earth
PARAMETROS DE DISEO1.1 Periodo de DiseoEl periodo de diseo
define el horizonte de planificacin, desarrollo y operacin de los
sistemas de saneamiento bsico, por lo tanto es fundamental en el
establecimiento de las proyecciones de la poblacin a abastecer con
el proyecto. Los factores que intervienen en la seleccin del
periodo de diseo son:
Los factores que intervienen en la seleccin del periodo de diseo
son:
Vida til de las estructuras y equipos teniendo en cuenta
obsolescencia, desgaste y tiempo (aos) de operacin.
Ampliaciones futuras y planeacin de las etapas de construccin
del proyecto. Cambios en el desarrollo social y econmico de la
poblacin.Comportamiento hidrulico de las obras cuando estas no estn
funcionando a su plena capacidad.
Siguiendo los criterios del RAS 2000 y la resolucin
modificatoria No. 2320 de noviembre de 2009, se establece un
periodo de diseo teniendo en cuenta el nivel de complejidad del
municipio igual a 30 aos para todas la estructuras componentes del
sistema de acueducto.
Tabla N. 1Periodo de diseo
Fuente: Resolucin 2320 de noviembre de 20091.2 Metas de
cobertura Nivel de Complejidad
Segn el captulo A.3 del RAS 2000 se asigna el nivel de
complejidad del sistema, para el caso de Ciudadela Real corresponde
a Alto, teniendo en cuenta que el proyecto se encuentra dentro del
Perimetro urbano del municipio de Yopal que se clasifica en el
nivel de complejidad alto debido al nmero de habitantes del
municipio y a su capacidad econmica.
Tabla N. 2Asignacin de Nivel de ComplejidadNivel
deComplejidadPoblacin en la zona urbana(1) habitantesCapacidad
econmica de los usuarios (2)
Bajo 60000Alta
Notas: (1) Proyectado al periodo de diseo, incluida la poblacin
flotante. (2) Incluye la capacidad econmica de poblacin flotante.
Debe ser evaluada segn metodologa del DNP. Fuente: RAS 2000 Titulo
A.
El nivel de complejidad fue asignado en funcin del nmero de
habitantes obtenidos del clculo de poblacin de saturacin del
proyecto.
Para el particular, el nivel de complejidad asignado es
ALTO.
1.3 Datos aplicadosTeniendo en cuenta que el proyecto
corresponde corresponde a una urbanizacin ya construida en un rea
especfica el clculo de la proyeccin de poblacin se determin por
medio de la densidad poblacional tpica para el municipio de
Yopal.
El municipio de Yopal presenta el siguiente crecimiento
poblacional.
Tabla N. 3 Crecimiento Polacion
YopalAOPOBLACIONr%CRECIMIENTO
19734846
0,10010,00
198515221
0,11511,50
199336490
0,0848,40
200169559
0,06336,33
200588928
Fuente: Dane estadsticas cesales
De acuerdo con las estadsticas censales, es evidente que las
tasas de crecimiento poblacional no presentan una tendencia clara y
definida que permita adoptar un nico valor de r, que sirva como
base para las proyecciones de poblacin.
Los resultados de dichas proyecciones se muestran en el
siguiente cuadro, donde puede apreciar que el valor calculado de la
poblacin actual y futura, se encuentra por encima de 60000
habitantes, por lo tanto se confirma que el Municipio de Yopal se
ubica en un NIVEL DE COMPLEJIDAD ALTO.
Tabla N. 4 Estadistica Poblacin
YopalAOARITMETICAGEOMETRICAEXPONENCIALPROMEDIO
2010113139120870120883118297
2011117982128521128538125014
2012122824136656136678132053
2013127666145306145333139435
2014132508154504154536147183
2015137351164285164322155319
2016142193174684174727163868
2017147035185741185792172856
2018151877197499197557182311
2019156720210000210067192262
2020161562223293223369202741
2021166404237428237514213782
2022171246252457252554225419
2023176089268437268547237691
2024180931285430285553250638
2025185773303497303635264302
2026190615322709322863278729
2027195458343136343308293967
2028200300364857365047310068
2029205142387952388164327086
2030209984412509412744345079
2031214827438621438880364109
2032219669466386466672384242
2033224511495908496224405548
2034229353527299527647428100
2035234196560677561060451978
Fuente: Dane 2005
Tabla N. 5 Proyecciones poblacin
Y cuenta con las siguientes reas:
Y cuenta con las siguientes reas:
Tabla N. 6 reas del MUnicipio
CALCULO DE DENSIDAD DE POBLACIN
Tabla N. 7Densidad de poblacinAREA URBANA CABECERA MUNICIPAL
(Ha)1047
AOPOBLACINDENSIDAD DE POBLACIN (Hab/Ha Densificada Urbana)
20058892884.94
200693836 89.62
20079730692.94
200810073896.22
200910411099.44
El sector del proyecto cuenta con la siguiente rea
aproximada
REA (Ha)SUBTOTAL REAS
Ciudadela Real23.0
Calculo de poblacin de saturacin
DP= P= 99.44*23P= 2287 habitantesSe determina una poblacin de
saturacin al horizonte del Proyecto de 2287 habitantes.
Este mtodo de densificacin, tambin permite determinar la mxima
poblacin a servir con el proyecto, la cual al ser un proyecto de
urbanismo, con parmetros fijos de crecimiento establecidos, no
depende de la tasa de crecimiento poblacional si no depende de la
velocidad con la cual, sean construidos y cada uno de los lotes del
rea del proyecto.Sin embargo el calculo anterior se realiza para
comparar con la poblacin supuesta, teniendo en cuanta el nmero de
lotes proyecrados y la asignacin de cinco habitantes por vivienda o
lote. Total lotes: 838Habitantes promedio por lote: 5 hab.Total
poblacin: 838*5Poblacin: 1940Se observa claramente la diferencia de
la poblacin calculada por los dos mtodos. Por lo tanto se tendr en
cuenta el valor de la pblacin de 1940 habitantes para efectos del
clculo del caudal del proyecto.
1.4 Caudal de diseo.Dotacin neta mxima. Es la cantidad mxima de
agua requerida para satisfacer las necesidades bsicas de un
habitante sin considerar las prdidas que ocurran en el sistema de
acueducto.
Segn el RAS 2000 la dotacin neta mxima calculada no deber
superar los valores establecidos en el cuadro No. 3 dependiendo Del
nivel de complejidad ddl sistema.
La dotacin neta mxima para el royecto corresponde a 135
L/hb-da.
Tabla N. 8 Dotacin neta segn nivel de complejidad.
Fuente: Resolucin 2023 del 27 de noviembre de 2009
A continuacin se sealan las disposiciones establecidas por el
Sector de Agua Potable y Saneamiento Bsico para el clculo del
caudal de diseo, teniendo en cuenta el nivel de complejidad de la
poblacin.
Tabla N. 9. Criterios de diseo RAS 2000
Fuente: Sector de Agua potable y Saneamiento bsico. RAS 2000
Atendiendo los criterios sealados para el nivel de complejidad
Alto se tiene entonces:
Dotacin Bruta. La dotacin bruta para el diseo de cada uno de los
componentes que conforman los sistema de acueducto, indistintamente
del nivel de complejidad, se debe calcular conforme a la siguiente
ecuacin:
Dnde:
Dbruta: dotacin bruta dneta: dotacin neta%p: prdidas tcnicas
mximas admisibles
La dotacin bruta para la poblacin es,
Dbruta: 162L/hab*da.
Caudal medio diario. El caudal medio diario, Qmd, es el caudal
medio calculado para la poblacin proyectada, teniendo en cuenta la
dotacin bruta asignada.
Corresponde al promedio de los consumos diarios en un perodo de
un ao y puede calcularse mediante la siguiente ecuacin.
Caudal mximo diario. El caudal mximo diario, QMD, corresponde al
consumo mximo registrado durante 24 horas durante un perodo de un
ao. Se calcula multiplicando el caudal medio diario por el
coeficiente de consumo mximo diario, k1. El caudal mximo diario se
calcula mediante la siguiente ecuacin:
QMD= Qmd * k1
QMD= 7.85L / s *1,3
QMD= 10.21 L / s
Caudal mximo horario. (QMH), corresponde al consumo mximo
registrado durante una hora en un perodo de un ao sin tener en
cuenta el caudal de incendio. Se calcula como el caudal mximo
diario multiplicado por el coeficiente de consumo mximo horario,
k2, segn la siguiente ecuacin:
QMH= QMD * k2
QMH= 10.21 L / s *1,6
QMH= 16.34 L/seg.
2. DESCRIPCIN GENERAL DEL COMPONENTE DE SANEAMIENTO BSICO DEL
PROYECTO
El proyecto Ciudadela Reall, busca brindar a la poblacin
beneficiada toda la infraestructura de servicios pblicos requerida
para garantizar altos niveles de calidad de vida. En este sentido,
el proyecto prev la construccin y dotacin integral de todos los
servicios de saneamiento bsico requeridos por la comunidad,
proyectando infraestructura de alto nivel tcnico, y de altos
estndares de calidad, que garantice adecuadas condiciones de
saneamiento bsico y bajos impactos ambientales.
Vale la pena resaltar, que los diseos presentados a continuacin
cumplen con los criterios y normas de diseo establecidas a nivel
nacional en el Reglamento Tcnico del sector de Agua Potable y
Saneamiento Bsico RAS 2000, y dems criterios tcnicos que
garantizaran infraestructura de alta calidad y eficiente
funcionamiento hidrulico.
Con el fin de dar una cobertura total de servicios, los diseos
hidrulicos y sanitarios del proyecto contempla el diseo de los
siguientes componentes:
Redes de Acueducto: El suministro de agua potable se realizar
por medio de redes de distribucin diseadas tcnicamente para cumplir
con altos estndares de prestacin del servicio.
Redes de Alcantarillado Sanitario: El uso de agua en las
actividades diarias domesticas genera la produccin de agua usada,
conocida como agua residual, la cual ser adecuadamente recolectada
y transportada por un sistema de redes de alcantarillado hasta el
punto de tratamiento.
Redes de alcantarillado Pluvial.
SISTEMA DE ACUEDUCTO
La red de distribucin, corresponde a una malla hidrulica dotada
de instrumentacin para control, operacin y mantenimiento. La
instrumentacin corresponde, vlvulas de corte y sectorizacin
hidrulica, vlvulas de purga o lavado, vlvulas de ventosa e
hidrantes para el control de incendios. El sistema de acueducto
contempla la implementacin de micromedicin para cada una de las
viviendas y de los lotes.
5.1 Alcance
El agua es un recurso imprescindible para el desarrollo de la
vida de una poblacin. Su uso no se limita al consumo humano y por
el contrario se utiliza en el desarrollo de gran diversidad de
actividades productivas como la agricultura, la ganadera, el
turismo, la salud, la economa, entre otras.
El agua en su estado natural presenta caractersticas en su
composicin fsica y qumica que pueden representar riesgos para la
salud humana y en general para el normal desarrollo de la vida de
una comunidad.
El presente capitulo est dirigido al desarrollo de estudios y
diseos de las redes de distribucin del sistema de acueducto para el
proyecto ya consolidado Villas del pedrgal, dentro del casco urbano
del municipio de Yopal, departamento de Casanare en sus etapas de
conceptualizacin, diseo, puesta en marcha, operacin y mantenimiento
con el fin de garantizar aspectos tales como seguridad,
durabilidad, funcionabilidad, eficiencia y sostenibilidad de cada
una de las estructuras componentes del sistema propuesto.
Actualmente se las entidades seccionales y municipales emprenden
proyectar la pavimentacin de las vas internas de Ciudadela Real ,
por lo que el Proyecto debe contemplar conjuntamente soluciones
definitivas en material de servicios pblicos domiciliarios que
requieran, es as como se proyecta el diseo de la red de distribucin
de agua potable, aunque existen tramos consruidos y tuberia
instalada, se pretende hacer un diseo Nuevo, con el fin de no hacer
cortes y conexiones parciales durante la ejeucucin de la
construccin del paviemnto. Lo mismo debera hacerce con las redes de
alcantarillado sanitario y pluvial.
5.2 Diseo hidrulico redes de distribucin
5.2.1 Presentacin del software de modelacin
Los avances existentes en desarrollo de Software especializado
en ingeniera de consulta, han posibilitado hoy en da, obtener mayor
flexibilidad en la conceptualizacin bsica y el posterior desarrollo
de proyectos, agilizando el estudio de alternativas y mejorando
ostensiblemente la calidad de la informacin requerida en los
diseos.
Para los operadores de Acueducto, una de las mayores
dificultades que se presenta, es el tener que tomar decisiones que
influyen en el funcionamiento de su sistema desde el punto de vista
hidrulico, sin conocer exactamente la forma en que ste se ver
afectado. Resoluciones sobre instalacin de vlvulas, construccin de
nuevas redes matrices, cierre de tuberas, aislamiento de sectores,
etc., suelen ser planeadas y ejecutadas sin tener un conocimiento
exacto de las consecuencias que stas van a tener sobre la totalidad
de la red de distribucin de agua. De esta forma se corre el riesgo
de tener resultados imprevistos en el comportamiento de la red y/o
cometer equivocaciones que redundan no solo en perjuicios
econmicos, sino tambin en una disminucin en la calidad del servicio
prestado.
Es por esto que el operador require el apoyo permanente de
herramientas que le faciliten evaluar el estado o funcionamiento
operativo del sistema de acueducto y le permita tomar decisiones
operativas, constructivas y de mantenimiento en forma rpida y
acertada. Es as, que el diseo de las redes de distribucin del
proyecto se ha realizado con la ayuda de herramientas
computacionales de modelacin hidrulica, para el caso especfico, El
programa WaterGEMS, que permite la simulacin precisa de Bombas de
Velocidad Variable (VSP), nodos con demandas dependientes de la
presin (PDD), controles basados en reglas lgicas e hidrantes para
la modelacin de las ms complejas estrategias operacionales.
Adicionalmente este software de modelacin permite implementar
esquemas de ahorro de energa usando el mdulo de costos de energa de
WaterGEMS a partir del clculo de energa por la operacin de las
bombas y cualquier tipo de esquema tarifario. Con soporte para
cuatro distintas plataformas ArcGIS,
Tambin WaterGEMS simula eventos de contaminacin, escenarios de
flujo de incendios, roturas de tuberas, y cortes de energa;
encontrando las mejores estrategias operativas que deben
implementarse en el sistema real.
5.2.2 Etapas de la Modelacin Hidrulica
Etapa 1. Construccin topolgica Etapa 2. Informacin de
infraestructura Etapa 3. Asignacin de elevaciones Etapa 4.
Estimacin de demandasEtapa 5. Simplificacin o esqueletizacinEtapa
6. Escenarios y alternativasEtapa 7. Ejecucin de simulacionesEtapa
8. Calibracin
Figura N 2Elementos del Modelo
Fuente: GIL JARAMILLO, Juan Camilo. Modelacin hidrulica de
sistemas de distribucin de agua. Bogot: [s.n.], 2004. Diapositiva
36.
El armado o construccin geomtrica del modelo se realiz con base
en el plano topogrfico, a partir del cual se dibujaron las tuberas
que hacen parte del diseo, se pusieron nodos en los cambios de
tubera, en las intersecciones o empalmes de stas y en accesorios y
puntos terminales de la red. La fuente de abastecimiento se model
como un reservorio de gradiente variable de caudal a la entrada del
sector.
La topologa Operacional se fundamenta en la asignacin al modelo
de informacin operacional de los componentes del sistema, variables
que rigen el comportamiento de patrones, perfiles, tendencias y
comportamientos del sistema.
Demanda: caudales tericos, caudales por consumo, caudales por
nodo (Por rea), caudal de incendios, caudal grandes consumidores,
caudal por perdidas, caudal mximo diario y caudal mximo
horario.
Descarga: terica por afectacin al consumo, por rea de drenaje y
densidad de poblacin.
Vlvulas: set Point o punto ptimo de operacin del equipo
(Regulacin de presiones y caudales).
Bombas: curva caracterstica del sistemaInformacin de calidad de
agua: caracterizaciones y mediciones en red y descargas.
5.2.3 Resultados de la Topologa.Los resultados de la topologa
del modelo son bsicamente representaciones grficas y de atributos
fsicos del sistema, informacin que prepara la plataforma del modelo
para la correcta asignacin de propiedades operativas, son tambin la
confirmacin de elementos computacionales con que el modelo
representa los resultados calibrados del sistema, presentando
ubicacin, nombre por defecto de los elementos entre otras
caractersticas.
5.2.4 Proceso de modelacin, corrida, ajuste y calibracin del
modelo
La modelacin hidrulica se realiza mediante software
especializado, que proporciona la posibilidad de analizar el modelo
utilizando la simulacin esttica y extendida. El software empleado
WaterGEMS V8i , versin con integracin GIS para la simulacin de
sistemas de acueducto de la casa Bentley.
Figura N 3Diagrama de Simulacin Esttica
Fuente: Bentley course, Bentley WaterGEMS V8i Edition.
Durante la construccin del modelo solo se emple la simulacin en
periodo esttico para la corrida inicial del modelo y para la
identificacin y solucin de errores topolgicos. Un modelo en periodo
extendido reporta mayores ventajas al anlisis de un sistema de
distribucin, ya que este permite identificar las variaciones que
sufre el sistema a lo largo del tiempo de anlisis, dadas por
variaciones en condiciones operativas del sistema como el aumento y
la disminucin de la demanda de agua. As mismo permite identificar
todas las variables operativas como presin y caudal en el tiempo de
anlisis logrando con ello conocer detalladamente el sistema y su
influencia sobre todos los usuarios asociados, permitiendo al
operador la toma de decisiones ms acertadas sobre el sistema.
Informacin de calidad de agua: caracterizaciones y mediciones en
red y descargas.
Figura N 4Diagrama de la Simulacin Extendida
Fuente: Bentley course, Bentley Edition. Figura No. 5. Simulacin
ExtendidaFigura N 5Diagrama de la Simulacin Dinamica
Fuente: Bentley course, Bentley WaterGEMS V8I Edition
Al correr el modelo se genera gran cantidad de resultados, entre
los ms importantes: caudales, presiones, gradientes hidrulicos y
niveles de tanques para cada escenario, adems el software tiene una
serie de herramientas de interpretacin de resultados para facilitar
y hacer ms fcil la toma de decisions.
Proceso de modelacin
Para el ensamblaje de un modelo en primer lugar se requieren
planos o mapas de referencia de los cuales se obtiene la siguiente
informacin:
Topologa de la red. Configuracin fsica y la conectividad de la
red: dimetros, longitudes, materiales, coeficientes de friccin,
prdidas menores, etc. Esta informacin se obtiene de los planos
catastrales e informacin de campo.
Tanques. Elevacin, geometra, volumen activo, niveles de
operacin, entre otros. Esta informacin se obtiene exclusivamente en
campo.
Nodos. Cotas de elevacin, demandas, patrones de demanda, entre
otros. Los datos se obtienen de topografa, macromediciones y
proyecciones de poblacin.
Bombas. Potencia, curvas, caractersticas, horas de operacin,
entre otros. Apartir de catlogos tcnicos e informacin de campo.
Vlvulas de control hidrulico. Dimetros, coeficientes de prdidas
menores, Set- Point, etc. Mediante catlogos tcnicos, informacin de
campo, entre otros.
Figura N 6 Vlvulas utilizadas para Control Hidrulico
Fuente: Bentley course, Bentley WaterGEMS V8I Edition.
Figura N 7Estructura Modelo Hidrulico de la Red de Distribucin
Ciudadela Real
Fuente: Simulacin hidrulica de redes Acueducto Ciudadela
Real5.2.5 Descripcin de ecuaciones usadas por el modelador
El modelo generado para el proyecto, fue desarrollado utilizando
las ecuaciones bsicas de la hidrulica de tuberas, y para el caso
particular, se emple para el anlisis la ecuacin de Hazem Williams.
A continuacin, se describen de manera general los principios y
ecuaciones bsicas utilizadas por el software para el anlisis de la
red de acueducto.
Las ecuaciones normalmente utilizadas para el dimensionamiento y
clculo de redes de flujo a presin, se pueden resumir en tres:1.
Ecuacin de Continuidad.2. Ecuacin de Energa.3. Ecuacin de prdidas
por friccin y por turbulencia.
La cuarta ecuacin, que no se tiene en cuenta, es la que
corresponde a la relacin entre el caudal que puede pasar por los
puntos finales de consumo con la presin existente en ese punto.
Ecuaciones Bsicas de diseo
A continuacin se presentan las ecuaciones bsicas empleadas para
el diseo y modelacin hidrulica de redes de acueducto.
Ecuacin de continuidad
Se basa en el principio de conservacin de masa
Ecuacin de energa
Los fluidos pueden tener energa en forma de presin, altura o
velocidad. La energa total es la suma de ellas y se acostumbra a
evaluarla por unidad de peso.
HGL = P/+ z (piezmetros) EGL = P/ + V2/2G + z (pitot)
Perdida de energa por efecto de la friccin
La viscosidad de los fluidos genera esfuerzos cortantes cuando
estos estn en movimiento. Esta friccin con los contornos slidos, se
transforma en calor disminuyendo la energa total en el sentido del
flujo, por esta razn se dice que hay una prdida
Las prdidas de energa son una combinacin de 2 factores :
- Por friccin de las paredes del conducto y las partculas de
fluido, producto de la velocidad de flujo.
- Por presencia de accesorios.
Balance de energa o ecuacin de Bernoulli
De acuerdo con lo citado anteriormente, se puede hacer un
balance de la energa en un fluido en movimiento, teniendo en cuenta
las tres clases de energa y las prdidas.
Este balance se conoce con el nombre de Ecuacin de Energa o de
Bernoulli.
Ecuacin de Hazen Williams
Otra frmula experimental para el clculo de prdidas fue
desarrollada por los investigadores Allan Hazen y Gardner S.
Williams en 1905, aplicable para agua a15C, aunque se utiliza para
agua a otras temperaturas si la viscosidad y densidad no tienen
mucha variacin
C= Coeficiente que solo depende de la rugosidad de la tubera. D=
Dimetro interno de la tubera en m.Q= Caudal en m/seg.
El coeficiente de rugosidad o de friccin viene por defecto
asociado a cada material desde la librera del software de
modelacin. Para el caso particular el material seleccionado para
diseo fue PVC, el coeficiente empleado fue 150.
5.2.6 Resultados Modelacin Hidrulica
A continuacin se presenta la memoria de clculo hidrulico con los
resultados de diseo de la red de distribucin, en donde es posible
apreciar aspectos como presiones, velocidades de flujo, caudales,
prdidas de energa, longitudes de tubera, entre otros.
Memoria Hidrulica Nodos Redes de acueducto (ver anexo).
Memoria Hidrulica Tuberas Redes de acueducto (ver anexo).
5.3 Generalidades sistema de acueducto
5.3.1 DimetrosEl clculo matemtico para el diseo de la red de
distribucin se realiz con los dimetros reales internos de la
tubera. El dimetro nominal solo fue usado para presentacin de
informacin en planos y tablas de clculo. En cumplimiento a los
requisitos establecidos en el numeral RAS B.7.4.6 - Dimetros de
tuberas en red de distribucin, que establece para el nivel de
complejidad bajo un dimetro mnimo de 2.5. A continuacin se
presentan los dimetros y las longitudes de tubera de cada dimetro
empleadas en el diseo.
Tabla N. 10 Distribucin De Dimetros Sistema De Acueducto
Fuente: Presente estudio
5.3.2 Mallado HidrulicoLos sistemas de distribucin de agua
potable funcionan ms eficientemente por medio de mallas o circuitos
hidrulicos, por cuanto la superficie de energa es compensada al
producirse el flujo en las redes en circuitos cerrados con flujo
continuo, lo cual produce un servicio equilibrado y eficiente en
trminos de presin y caudal. En este tipo de sistemas se tiene el
flujo en circulacin para evitar estancamientos, ganar altura
dinmica, evitar sedimentacin en los tapones entre otros; todo
controlado dentro de unos subsectores que posibiliten un manejo
sencillo a la hora de hacer maniobras operacionales por daos en la
red. Por lo tanto, para el proyecto se disearon mallas hidrulicas
perfectas. La conformacin de mallas de distribucin se presenta en
los planos anexos
5.3.3 Sectorizacin hidrulicaLa sectorizacin hidrulica, es una de
las principales estrategias operativas planteadas, que permitirn la
eficiencia y simplificacin en la distribucin del agua; facilitando
entre otras maniobras los cortes de servicio durante actividades de
mantenimiento de manera seccionada sin afectar a la totalidad de
usuarios del proyecto. Adicionalmente, la sectorizacin hidrulica
permite el equilibrio y distribucin de energas de manera ms
eficiente ya que las rutas de distribucin son mucho ms cortas desde
los puntos de suministro, garantizando mejores presiones de
servicio y menores prdidas de carga. Los sectores se controlan por
medio de vlvulas de corte estratgicamente ubicadas.
5.3.4 Material seleccionadoLa construccin de las redes se
realizar en PVC, para ser instalado por medio de uniones de
termofusin, disminuyendo as el nmero de accesorios a instalar. Las
presiones presentes en la red son bajas, por lo tanto, tubera RDE
21 es suficiente para garantizar un adecuado suministro.
5.3.5 Instrumentacin de redes Instalacin de vlvulas de
ventosa.Esta actividad plantea la instalacin de vlvulas de ventosa
triple accin o combinadas en la red de distribucin, las cuales
permiten la entrada de grandes caudales de aire durante procesos de
vaciado de la tubera protegiendo la red contra implosin causada por
vaco o presiones negativas. Permiten la salida de grandes caudales
de aire durante procesos de llenado de la red protegiendo la red
contra roturas por sobrepresiones causadas por compresin de aire.
Finalmente, permiten la salida constante de aire que se acumula en
la tubera cargada, evitando prdida de capacidad hidrulica y bajas
en la presin de servicio.
La ubicacin especfica de las vlvulas se presenta en los planos
de la red de acueducto.
5.3.6 Instrumentacin de redes Instalacin de vlvulas de Purga.Se
propone la instalacin de vlvulas de purga o lavado. Estas vlvulas
tienen la funcin de permitir el lavado peridico de la red
manteniendo con esta actividad la calidad de agua, al mantener la
red libre de partculas sedimentadas. Adicionalmente, permiten el
vaciado rpido de la tubera para facilitar labores de mantenimiento
preventivo y correctivo sobre la red. La ubicacin especfica de la
vlvula se presenta en los planos de la red de acueducto.
5.3.7 Instrumentacin de redes Vlvulas de corte.Se propone la
instalacin de compuerta en la red de distribucin, que tendrn la
funcin de sectorizar los ramales de servicio, y de permitir una
alternativa de suministro independiente de cada ramal en casos de
mantenimiento o contingencia. Estas vlvulas deben operar
normalmente cerradas. La ubicacin especfica de las vlvulas se
presenta en los planos de la red de acueducto.
5.3.8 Instrumentacin de redes Hidrantes.Se plantea la instalacin
de hidrantes estratgicamente ubicados en zonas pblicas y zonas
comunes, y separados adecuadamente dando cumplimiento a la
distancia mnima entre hidrantes dispuesta en el Ras 2000, lo cual
garantiza una cobertura y proteccin adecuadas del proyecto contra
incendios.
5.3.9 Instrumentacin de redes - Instalacin Del Sistema de
Micromedicin.
La micromedicin es la herramienta principal de conocimiento y
control del sistema de distribucin. La micromedicin, permite que la
demanda se encuentre de acuerdo con lo planeado, permite cobrar el
consumo de una manera justa y real (en funcin del gasto real de
agua por parte de los usuarios), permite controlar el costo del
agua y planear el desarrollo del sistema. Adicionalmente es el
componente ms importante que apunte de manera directa a conseguir
un uso adecuado del recurso.
Se propone la instalacin de micromedidores clase B de velocidad
chorro nico, dando cobertura del 100% en micromedicin a la
poblacin.
Los objetivos y las principales ventajas del proyecto de
instalacin de medidores, son:
- Garantizar la correcta medicin de los consumos de los clientes
y su posterior facturacin.- Mitigar prdidas comerciales por la
prestacin del servicio y evitar futuras que se puedan presentar,
garantizando la correcta medicin de los equipos.- Conocimiento del
sistema: Determinar en todo momento operativo que la demanda este
de acuerdo con lo proyectado, determinar curvas y patrones de
demanda.- Proporciona confianza en los datos de volmenes y permite
conocer, calcular y desagregar el ndice de prdidas.- Cobrar el
servicio en funcin de consumos reales.- Controlar el costo del
agua.- Planear el desarrollo del sistema.- Permite conocer y
analizar claramente la forma como los suscriptores usan el recurso
(caracterizacin de consumos); evidencia la influencia sobre el
consume de aspectos culturales, sociales, econmicos, ambientales,
etc.- Brinda conocimiento real de la forma del uso de agua, aspecto
que puede ser usado para definir el control y operacin de la
red.
Atentamente,
ROSOLY DILBERTO CHAPARRO VARGASINGENIERO SANITARIO Y
AMBIENTALMP: 15236145619 BYC
CIUDADELA REAL YOPALMEMORIA TCNICADISEO RED DE DISTRIBUCIN AGUA
POTABLE
