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"Análisis hidráulico de una red
de agua potable sustentable y
segura para la salud"
13 de septiembre de 2012
Faustino de Luna Cruz
Coordinación de Hidráulica
Sistema de abastecimiento de agua potable y
alcantarillado sanitario
Coordinación de Hidráulica
Área de comunicación social
y atención al público
Área jurídica
Área
administrativa
Área técnica
Desarrollo sustentable
Los tres pilares que se relacionan en el Desarrollo
Sustentable son la economía, el medio ambiente y la
sociedad. La finalidad de su relación es que exista un
desarrollo económico y social respetuoso con el
medio ambiente
Coordinación de Hidráulica
Red de agua potable sustentable
Coordinación de Hidráulica
Red de
agua
potable
sustentable
Dotación Análisis hidráulico
Fundamento teórico
Flujo en tuberías
Coordinación de Hidráulica
L PHR
D
h1
z1
hf 2
1
p1
v12
2g
h2
z2
p2
v22
2g
1 2
El término z medido desde un plano horizontal de referencia (PHR), se llama
carga de posición; p/ es la carga de presión; v2/2g es la carga de velocidad
(siendo el coeficiente de Coriolis); hf es la pérdida de carga entre las
secciones 1 y 2
Fundamento teórico
Coordinación de Hidráulica
Flujo en tuberías
Pérdidas de energía debidas
al esfuerzo cortante
Rugosidad en las paredes de las tuberías
g2
v
D
Lfh
2
f
Darcy- Weisbach
Swamee y Jain
2
0.9
R
5.75+
D 3.7 log
0.25= f
D vR
Reynolds
AUTOSELECCIÓN Y AJUSTE DEL FACTOR f
Orden de la presentación
1. Aspectos que debe cumplir una red
2. Zona de influencia de un tanque
3. Sectorización
4. Modelo físico en el laboratorio
5. Diagnóstico del funcionamiento y rehabilitación
6. Ubicación de accesorios reductores de presión y
su efecto en las fugas
7. Conclusiones
Coordinación de Hidráulica
Análisis hidráulico
Coordinación de Hidráulica
Calidad de agua
Las estrategias a desarrollar para preservar la
calidad del agua, debe estar basada en
objetivos de salud y la satisfacción de los
consumidores
http://saraemor.wordpress.com/calidad-del-agua/
Análisis hidráulico
Coordinación de Hidráulica
Cantidad de agua
Proporcionar servicio de manera continua y dentro de los rangos de
cargas de presión en toda la red que cumplan con la norma
Muy bajas presiones
Muy altas presiones
Red de agua potable del Distrito Federal
Coordinación de Hidráulica
1,048 Km. De Red Primaria
12,278 Km. de Red Secundaria
34 Km. de Acueducto Perimetral
295 Tanques de almacenamiento
254 Plantas de Bombeo
518 Km. de líneas de conducción y acueductos
Infraestructura para la Distribución de Agua Potable
Fuente: SACM, GDF. 2005
Red de agua potable del Distrito Federal
Coordinación de Hidráulica
48"
48"
48"
48"
48"
48"
48"
48"
48"
48"
20"
48"
48"
48"
20"
48"
48"
48"
48"48"
48"
20"
48"
20"
48"
48"
48"
48"
48"
48"
48"
48"
48"
48"
48"48"
48"
48"
20"20
"
20"
36"42"
42"48"
CALZ. ERMITA IZTAPALAPA
CALZ. IGNACIO ZARAGOZA
CA
NA
L D
E S
AN
JU
AN
48"
48"
48"
48"
48"
48"
48"
48"
48"
48"
20"
48"
48"
48"
20"
48"
48"
48"
48"48"
48"
20"
48"
20"
48"
48"
48"
48"
48"
48"
48"
48"
48"
48"
48"48"
48"
48"
20"20
"
20"
36"42"
42"48"
CALZ. ERMITA IZTAPALAPA
CALZ. IGNACIO ZARAGOZA
CA
NA
L D
E S
AN
JU
AN
Red secundaria
(6 mca)
Toma domiciliaria
Red primaria
(8 mca)
Red de agua potable del Distrito Federal
Coordinación de Hidráulica
Principales vialidades Red primaria de tanques y tuberías
Red de agua potable del Distrito Federal
Coordinación de Hidráulica
110 NUDO
SIMBOLOGÍA
DE 0 % A 50%
LÍMITE DELEGACIONAL
TANQUE ANALIZADO
ESCALA
Dolores2.702 m3/s
PORCENTAJE DE ABASTECIMIENTODEL TANQUE DOLORES.
50 % a 100%
110 NUDO
C. de la Estrella
2.150 m3/s
SIMBOLOGÍA
0% a 50%
LÍMITE DELEGACIONAL
TANQUE ANALIZADO
ESCALA
PORCENTAJE DE ABASTECIMIENTODEL TANQUE CERRO DE LA ESTRELLA.
50 % a 100%
Zona de influencia de un tanque obtenida a partir de la difusión de una sustancia
Red de agua potable del Distrito Federal
Coordinación de Hidráulica
110 NUDO
Chalmita2.166 m3/s
SIMBOLOGÍA
ZONA DE INFLUENCIA DE TANQUE ANALIZADO
LÍMITE DELEGACIONAL
TANQUE ANALIZADO
Sta. Isabel1.494 m3/s
Aeroclub1.649 m3/s
ESCALA
110 NUDO
Zona
Norte
SIMBOLOGÍA
LÍMITE DELEGACIONAL
ESCALA
Zona
Poniente
Zona
Sur
Zona
Oriente
LÍMITE ZONA DE ESTUDIO
Zona de influencia de varios tanques Macro sectores de influencia
Red de agua potable del Distrito Federal
Coordinación de Hidráulica
Curva de variación horaria de la demanda
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1Tiempo de simulación (h)
q/q
med
Curva de variación horaria
Tiempo de simulación
1
11:00 am
1 Carga de presión disponible baja Alto consumo de los usuarios
ALIMENTACIÓN
DE LA RED
ALIMENTACIÓN
DE LA RED
Calidad de agua
Red de agua potable del Distrito Federal
Coordinación de Hidráulica
Curva de variación horaria de la demanda
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1Tiempo de simulación (h)
q/q
med
Curva de variación horaria
Tiempo de simulación
2
8:00 pm
2 Carga de presión disponible media Consumo promedio de los usuarios
ALIMENTACIÓN
DE LA RED
ALIMENTACIÓN
DE LA RED
Red de agua potable del Distrito Federal
Coordinación de Hidráulica
Curva de variación horaria de la demanda
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1Tiempo de simulación (h)
q/q
med
Curva de variación horaria
Tiempo de simulación
3
2:00 am
3 Carga de presión disponible alta Consumo bajo de los usuarios
Modelo físico de difusión en redes de tuberías Laboratorio de hidráulica
Un procedimiento
matemático que
determina el avance de
la concentración de
una sustancia a lo largo
de la tubería Nudo i
Gi
Gi
qE
Q1
Q2
Q3
TUBOS QUE SALEN DEL NUDO i CON UN GASTO Gi + qE
TUBOS QUE LLEGAN AL NUDO i CON UN GASTO Qi
Red de agua potable en Colima, Colima
Coordinación de Hidráulica
TANQUE "EL DIEZMO"
POZO LIBRAMIENTO
(Reserva)
Solo tiene una
vuelta
Operan solo de
paso TIENEN FUGA
POZO ZONAS ARIDAS
4"
POZO NOPALERA
POZO CUAJIO
TE
POZO LA N
ORIA
(reserva)
abiertas
cerrada
POZO VIBORAS
POZO ZONA MILITAR
100% cerrada
POZO
INFONAVIT
interconectadas la de 12 y 14
4 "
cerradas
4 "
FUERA DE SERVICIO
100%
abie
rta
100% abierta
POZO ORIENTAL6 "
100% abierta
4 "
6 "
POZO
CAÑAVERAL
cerrada
4 "
T. "LÁZARO
CÁRDENAS"
6 "POZO LAZARO
CARDENAS
cerradas
POZO RODEO LA
ESTANCIA II
T. "RODEO LA
ESTANCIA II"
TANQUE
"VIBORAS"
TANQUES
"GEMELOS"
TANQUE
"ORIENTAL"
FUERA DE
SERVICIO
5.0 km
3.6
km
Para proporcionar el servicio a la hora de máximo
consumo. Cantidad de agua
Coordinación de Hidráulica
TANQUE "EL
DIEZMO"
POZO
LIBRAMIENTO
(Reserva)
Solo tiene una
vuelta
Operan solo de
paso TIENEN FUGA
POZO ZONAS
ARIDAS
4"
POZO
VIBORAS
FUERA DE SERVICIO
100%
abie
rta
100% abierta
POZO
ORIENTAL6 "
100% abierta
4 "
POZO
CAÑAVERAL
cerrada
T. "LÁZARO
CÁRDENAS"
6 "POZO LAZARO
CARDENAS
TANQUE
"VIBORAS"
TANQUES
"GEMELOS"
TANQUE
"ORIENTAL"
FUERA DE
SERVICIO
DE 6" A 8"
DE 8"
A 10"
DE 6"
A 8"
DE 8"
A 10"
DE 8"
A 10"
DE 6" A 8"
DE 6" A 8"
DE 12"
A 16"
DE 12"
A 16"
DE 12"
A 16"
DE 6"
A 8"
DE 12"
A 14"
DE 8" A 10"
Se sugieren 16 cambios,
pero sólo se requiere
reemplazar 13 tuberías, en
tres tuberías se hacen dos
cambios de diámetro
75%
80%
85%
90%
95%
100%
0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% 14%
Efic
ien
cia
de
l sis
tem
a
Incremento respecto al costo de la red de tuberías actual (%$)
OPCIONES MÉTODO DE REHABILITACIÓN
Modelación matemática de fugas y accesorios
reductores de presión
Coordinación de Hidráulica
Modelación matemática de fugas y accesorios
reductores de presión
Coordinación de Hidráulica
80 % volumen de agua en un día
Modelación matemática de fugas y accesorios
reductores de presión
Coordinación de Hidráulica
RED SIN ACCESORIO REDUCTOR DE PRESIÓN
RED CON ACCESORIO REDUCTOR DE PRESIÓN
Red de agua potable en Colima, Colima
Coordinación de Hidráulica
TANQUE "EL DIEZMO"
POZO LIBRAMIENTO
(Reserva)
Solo tiene una
vuelta
Operan solo de
paso TIENEN FUGA
POZO ZONAS ARIDAS
4"
POZO NOPALERA
POZO CUAJIO
TE
POZO LA N
ORIA
(reserva)
abiertas
cerrada
POZO VIBORAS
POZO ZONA MILITAR
100% cerrada
POZO
INFONAVIT
interconectadas la de 12 y 14
4 "
cerradas
4 "
FUERA DE SERVICIO
100%
abie
rta
100% abierta
POZO ORIENTAL6 "
100% abierta
4 "
6 "
POZO
CAÑAVERAL
cerrada
4 "
T. "LÁZARO
CÁRDENAS"
6 "POZO LAZARO
CARDENAS
cerradas
POZO RODEO LA
ESTANCIA II
T. "RODEO LA
ESTANCIA II"
TANQUE
"VIBORAS"
TANQUES
"GEMELOS"
TANQUE
"ORIENTAL"
FUERA DE
SERVICIO
5.0 km
3.6
km
Accesorios reductores de presión
Coordinación de Hidráulica
1 accesorio
Mínima demanda
Accesorios reductores de presión
Coordinación de Hidráulica
2 accesorios
Mínima demanda
Accesorios reductores de presión
Coordinación de Hidráulica
3 accesorios
Mínima demanda
Accesorios reductores de presión
Coordinación de Hidráulica
4 accesorios
Mínima demanda
Accesorios reductores de presión
Coordinación de Hidráulica
5 accesorios
Mínima demanda
Accesorios reductores de presión
Coordinación de Hidráulica
6 accesorios
Mínima demanda
Accesorios reductores de presión
Coordinación de Hidráulica
7 accesorios
Mínima demanda
Accesorios reductores de presión
Coordinación de Hidráulica
8 accesorios
Mínima demanda
Accesorios reductores de presión
Coordinación de Hidráulica
9 accesorios
Mínima demanda
Accesorios reductores de presión
Coordinación de Hidráulica
10 accesorios
Mínima demanda
Accesorios reductores de presión
Coordinación de Hidráulica
11 accesorios
Mínima demanda
Accesorios reductores de presión
Coordinación de Hidráulica
SIN ACCESORIOS CON ACCESORIOS
CARGA DE PRESIÓN DISPONIBLE:
Máxima: 113.54 mca
Promedio: 53.64 mca
Mínima: 7.88 mca
CARGA DE PRESIÓN DISPONIBLE:
Máxima: 72.53 mca
Promedio: 25.64 mca
Mínima: 6.89 mca
Mínima demanda
Conclusiones
• Al día hoy no basta analizar una red de tuberías sólo con la
consigna de suministrar agua a cualquier hora del día con la
presión adecuada. Es necesario considerar de manera
implícita aspectos como
– Fuentes de abastecimiento
– Dotaciones
– Presiones a cumplir en los nudos
– Se debe evitar el consumo de energía eléctrica el los sistemas de bombeo
e hidroneumáticos.
• Se debe garantizar la inocuidad del agua
– Evitar los almacenamientos individuales
– Cloro dentro de los parámetros de la norma
• Campañas de medición permanente en la red
• Capacitar personal técnico
• Implementación de programas que incentiven el uso eficiente
y racional del agua
Coordinación de Hidráulica
Coordinación de Hidráulica http://www.canacintraem.org.mx/boletin38-2010.html