agua potable redes abierta

8/13/2019 agua potable redes abierta

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Normas y Lineamientos Tcnicos para las Instalaciones de Agua Potable, AguaTratada, Alcantarillado Sanitario y Pluvial de los Fraccionamientos y Condominios

de las Zonas Urbanas del Estado de Quertaro

NDICE1. Agua Potable Pag.

1.1 Datos para el proyecto 21.1.1 Poblacin 31.1.2 Dotacin 41.1.3 Gastos de diseo 6

Gasto medio diario 6Gasto mximo diario 6Gasto mximo horario 6

1.1.4 Definicin esquemtica de los principales componentes de un sistema deagua potable

7

1.2 Lnea de conduccin 8

1.2.1 Tipos de lneas de ConduccinConduccin por bombeo

8

Conduccin por gravedad 8Conduccin mixta 8

1.2.2 Conceptos a considerar para el diseo 8Gasto de diseo 9Prdidas de energa por friccin 9Prdidas de energa por friccin en funcin de n 9Prdidas secundarias 9Tabla 1.2.2.a. Valores de k coeficiente de prdidas secundarias 10Tabla 1.2.2.b. Coeficiente n de friccin en las tuberas 10Velocidad del agua en las tuberas 10

Tabla 1.2.2.c. Velocidad mxima y mnima permitida en tuberas 111.2.3 Clculo del dimetro en las tuberas 111.2.4 Procedimiento para el clculo de la lnea de conduccin por bombeo 12

1.3 Tanque de regulacin 13Tabla 1.3.a. Variacin del gasto horario en diferentes ciudades del pas 13Tabla 1.3.b. Rgimen de demandas 14

1.3.1 Volumen del tanque 14Tabla 1.3.1.b Valor de F para distintos horarios de bombeo 15

1.3.2 Cisterna y Tinaco 17

1.4 Redes de distribucin 181.4.1 Formas de distribucin 181.4.2 Criterio del clculo hidrulico 191.4.3 Consideraciones adicionales para los proyectos de agua potable 21

1.5 Vlvulas 22

1.6 Sistema de bombeo secundario 25


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1. Agua Potable1.1.- Datos para el proyecto

Para llevar a cabo los proyectos de Agua Potable de los fraccionamientos, condominios yunidades condominales, se deben de conocer los siguientes datos:

Tabla 1.1.a.-Datos a considerar en el diseo de proyectos de agua potable.No Dato Caracterstica1 Tipo de desarrollo Habitacional Fraccionamiento

Comercial CondominioIndustrial Unidad CondominalMixto

2 Tabla de reas de usos del suelo (m2) TerrenoVendible (habitacional, comercial etc.)VialidadDonacionesVerdeOtros

3 Nmero de lotes Cantidad (habitacional, comercial etc.)4 Densidad de poblacin autorizada Hab. / Ha o hab. / lote

5 Poblacin de proyecto Habitantes (total para el desarrollo)

6 Gasto medio diario l.p.s.

7 Gasto mximo diario l.p.s.

8 Gasto mximo horario l.p.s.

9 Coeficiente de variacin diaria 1.2 a 1.5

10 Coeficiente de variacin horaria 1.5 a 2.0

11 Tipo de tubera a emplear Material, caractersticas

12 Coeficiente de rugosidad de la tubera f (material de la tubera)

13 Punto de conexin definido por la C.E.A. Ubicacin del crucero de conexin

14 Presin disponible en el punto deconexin definido por la C.E.A.

Definir carga que proporcionar el puntode conexin

15 Tipo de conduccin Gravedad, bombeo, combinada

16 Regularizacin Tanque superficial, tanque elevado

17 Capacidad de la regularizacin m3

18 Rebombeo Tanque superficial

19 Capacidad de rebombeo m3

20 Tipo de Distribucin Gravedad, bombeo, combinada

21 Definir si habr reso de aguas negras ogrises

Describir

22 Sistema de Distribucin Celular Nombre y nmero


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1.1.1 Poblacin

La poblacin para el proyecto deber ser la cantidad total que tendr el desarrollo al 100%de su capacidad, aunque el desarrollo se realice por etapas.

Para el caso de los desarrollos habitacionales el nmero total de habitantes por servir,

ser el producto de multiplicar el nmero de viviendas por la cantidad de habitantes porlote, en la ciudad de Quertaro y zonas urbanas del Estado se debern de considerar 5habitantes por lote.

Para el caso de desarrollos comerciales e industriales, se deber de presentar un estudiocon las siguientes consideraciones:

Tabla 1.1.1.a.- consideraciones de diseo.

No Concepto Caracterstica

1 Nmero de lotes Industrial, comercial

1 Densidad autorizada Habitante / Ha.

2 Nmero estimado de obreros y empleados Habitante / turno

3 Numero de turnos que se permitir trabajar Uno, dos, tres

4 Dotacin de la poblacin Ver tabla 1.1.2.a

Clculo de la poblacin:

Desarrollo habitacional:

No. de viviendas x 5 habitantes por vivienda= nmero total de habitantes

Desarrollo Industrial o comercial:

No. delotes x

(No. obreros yempleados por lote) x

No. deturnos =

nmero totalde habitantes

Tanto para el desarrollo habitacional como para el desarrollo industrial o comercial, lapoblacin de proyecto no deber de ser mayor a la densidad de poblacin autorizada enel uso de suelo correspondiente.

Poblacin de proyecto < o = Densidad de poblacin autorizada para el desarrollo deacuerdo al uso de suelo


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1.1.2 Dotacin

La dotacin es la cantidad de agua asignada a cada habitante, considerando todos losconsumos de los servicios y las prdidas fsicas que existen en cualquier sistema dedistribucin, su unidad es en lts / hab. / da.

Para el caso de la ciudad de Quertaro y zonas urbanas del estado de Quertaro laC.E.A. ha definido los siguientes valores. Para la dotacin de desarrollos habitacionales,condominios, comercios, industrias y otros giros, sin considerar el reso y tratamiento delagua residual, deben contemplarse los siguientes:

Tabla 1.1.2.a.- Parmetros en el clculo del gasto para el cobro de los derechos deinfraestructura en el Estado de Quertaro:

Giros Tipos Dotacin

Habitacional**Domstico 200 lts/hab/da

Domstico (Administraciones) 150 lts/hab/da

Oficinas Cualquier gnero 6 lts/m2/da

Comercios

Comercios secos

Si cuentan con bao en cada local(cualquier superficie)

6 lts/m2/da

Con superficie menor a 500m2 6 lts/m2/da

De 501m2 a 1,000m2 3 lts/m2/da

De 1,001m2 a 1,500m2 1.5 lts/m2/da

De 1,501m2 o ms 1 lts/m2/da

Restaurante 12 lts/persona/da

Cocina econmica 12 lts/m2/da

Lavado de autos 60 lts/auto

Lavanderas 40 lts/Kg/ropa

Mercados 100 lts/puesto/da

Baos pblicos 300 lts/uso/reg/da

Salud

Hospitales y clnicas conhospitalizacin

500-800 lts/cama/da

Centros de Salud 350 lts/cama/da

Orfanatos y asilos 150 lts/cama/da

EducacinCultural

Guarderas Incl. personal 60 lts/persona/da

Educacin elemental 20 lts/alumno/turno

Personal docente 20 lts/personal/turno

Media superior 25 lts/alumno/turno

Exposicin temporal 10 lts/asistente/da

Recreacin

Alimentos y bebidas 12 lts/comida/da

Entretenimiento 6 lts/asiento/daRecreacin social 25 lts/asistente/da

Deporte/Aire libre/Baos /Vestidor 150 lts/asiento/da

Estadios, Circos y Ferias 10 lts/asiento/da

Dotacin animales 25 lts/animales/da


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Tabla 1.1.2.a.- Parmetros en el clculo del gasto para el cobro de los derechos deinfraestructura en el Estado de Quertaro (continuacin):

Giros Tipos Dotacin

SeguridadReclusorios 150 lts/interno/da

Cuarteles 150 lts/persona/da

Industria

Con regaderas + Sup. adicional 100 lts/trabajador/da

Industrias secas

Con superficie menos a 500m2 6 lts/m2/da

De 501m2 a 1,000m2 3 lts/m2/da

De 1,001m2 a 1,500m2 1.5 lts/m2/da

De 1,501m2 o mas 1 lts/m2/da

Otras industrias 30 lts/trabajador/da

Comunicaciny transporte

Estacin de transporte 10 lts/pasajero/da

Estacionamiento:


De 501m2 a 1,000m2 1 lts/m2/da

De 1,001m2 a 1,500m2 0.5 lts/m2/daEspaciosabiertos

Jardines 5 lts/m2/da

Parques 5 lts/m2/da

Ganadero

Caprino y ovino 20 lts/cabeza/da

Bovino y equino 40 lts/cabeza/da

Avcola 0.4 lts/cabeza/da

Gasolinero Gasolinera 6 lts/m2/da

Hoteles

Moteles, casa de huspedes 200 lts/cuarto/da

Gran turismo 1,000 lts/cuarto/da

4 y 5 estrellas 750 lts/cuarto/da

1 a 3 estrellas 400 lts/cuarto/da

Otros

Baos pblicos 20 lts/uso/sanitario/daTortillera (Procesa harina) 40 lts/bulto/da

Tortillera (Procesa maz) 60 lts/bulto/da

Molino de nixtamal 0.5 lts/Kg/da

Hidrante para riego 5 lts/m2/da

Tabiquera 0.8 lts/pza

Panten con rea verde 6 lts/m2/da

Panten comunitario seco:


De 501m2 a 1,000m2 1 lts/m2/da

De 1,001m2 a 1,500m2 0.5 lts/m2/da

Iglesia 2 lts/m2/daIndustrias, centros comerciales,hoteles y otros de usos mltiples

En base a la memoria de diseohidrulico presentado por el cliente,previa aprobacin por la C.E.A.


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1.1.3 Gastos de Diseo.

Gasto medio diario

El gasto medio es la cantidad de agua requerida, para satisfacer las necesidades de unapoblacin en un da de consumo promedio.

Qmed= P X D / 86400

donde:Qmed Gasto medio diario en lts. / seg.P Nmero de habitantesD Dotacin en lts / hab / da86400 segundos / da

Gasto mximo diario

Es el caudal que debe de proporcionar la fuente de abastecimiento y, se utiliza para

disear:La obra de captacinLos equipos de bombeoLa lnea de conduccin antes del tanque de regularizacinEl tanque de regularizacin y almacenamiento

Qmd= CVd x Qmed

donde:Qmd Gasto mximo diario en lts / seg.CVd Coeficiente de variacin diaria (de 1.2 a 1.5) La CEA acepta 1.2Qmed Gasto medio diario en lts. / seg.

Gasto mximo horario

El gasto mximo horario, es el requerido para satisfacer las necesidades de la poblacinen el da y a la hora de mximo consumo. Se utiliza para disear:

La lnea de alimentacin a la red (despus del tanque de regularizacin)Las redes de distribucin

Qmh= CVh x Qmd

donde:

Qmh Gasto mximo horario en lts / seg.CVh Coeficiente de variacin horaria (de 1.5 a 2.0) La CEA acepta 1.5Qmd Gasto mximo diario en lts. / seg.


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1.2 Lnea de conduccin.

Se llama lnea de conduccin, al conjunto de: tuberas, estaciones de bombeo ydispositivos de control, que permiten el transporte del agua desde una fuente deabastecimiento, hasta el sitio donde ser regulada y posteriormente distribuida.Si existen dos o ms fuentes de abastecimiento se denominan redes de conduccin.

1.2.1 Tipos de Lneas de Conduccin

Conduccin por bombeo.La conduccin por bombeo se requiere cuando la fuente de abastecimiento tiene unaaltura piezomtrica menor a la requerida en el punto de entrega, es decir se encuentra enun nivel inferior al del tanque de regulacin la red de distribucin.

Conduccin por gravedad.La conduccin por gravedad se requiere cuando la fuente de abastecimiento tiene unaaltura piezomtrica mayor a la requerida en el punto de entrega, es decir se encuentra enun nivel superior al del tanque de regulacin la red de distribucin.

Conduccin mixta.Es una combinacin de conduccin por bombeo en una primera parte y una conduccinpor gravedad en una segunda parte.

1.2.2.-Conceptos a considerar para el diseo.

En este captulo veremos nicamente el caso de la lnea de conduccin a presin, entre lafuente de abastecimiento y el tanque de regulacin del propio desarrollo. Las tuberas deconduccin debern de cumplir con los aspectos mencionados a continuacin:

Contar con el perfil y el trazo del terreno donde se ubicar la lnea.

No cruzar terrenos particulares. Dejar pasillos de servicio entre terrenos para ubicar la lnea de conduccin. Estos

pasillos de servicio debern ser de 4.00 m de ancho mnimo (2.00 m a cada lado), conacceso libre de construcciones y obstculos, no se permitir ningn tipo deconstruccin

Buscar el recorrido ms corto entre la fuente de abastecimiento y el tanque deregulacin.

Siendo una instalacin urbana se instalar en zanjas de acuerdo a las secciones deexcavacin definidas en capitulo de Lineamientos Tcnicos del presente documento.

Deber de ubicarse la lnea de conduccin en zanjas separadas de las redes dedistribucin.

En la conduccin nunca debern de conectarse tomas domiciliarias.

Deber de contar con vlvulas de admisin y expulsin de aire (combinadas) en lossitios ms elevados del perfil, en las zonas sensiblemente planas a distancias entre400 y 800 m Lo anterior es para eliminar el aire presente en el agua y permitir lacorrecta operacin de la lnea durante el llenado y vaciado de la misma.

En los puntos bajos del perfil debern de colocarse vlvulas de desage.

Contar con un tren de descarga que une la fuente de abastecimiento con la lnea deconduccin


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Gasto de diseo.

El gasto de diseo est en funcin del gasto que se debe entregar al tanque y del gastoque proporciona la fuente de abastecimiento.

Qe = Qd/ No. horas bombeo por da

Prdidas de energa por friccin en la conduccin.

Para el clculo de las prdidas de carga por friccin, se utiliza la frmula de Darcy-Weisback:

donde:

hf Prdida de energa por friccin, en metros de columna de agua.

f Coeficiente de prdidas por rozamiento

L longitud de tubera en m.

V Velocidad media del flujo en m/seg.D Dimetro interior de la tubera en m.

g Aceleracin de la gravedad = 9.81 m/seg.2

Prdidas de energa por friccin en la conduccin en funcin de n

La formula anterior de prdida de energa se puede expresar de manera ms prctica, enfuncin de n (coeficiente de rugosidad de la tubera)con la frmula de Manning

donde:hf Prdida por friccin en metros de columna de agua.

L Longitud de la tubera en m.Q Gasto en m

3/ seg.

n Coeficiente de rugosidad (ver Tabla 1.2.2.b. en este captulo)D Dimetro de la tubera en m.

Prdidas secundarias o menores

Se entiende por prdidas secundarias las producidas por ensanchamientos,contracciones, cambios de direccin, entradas, salidas, vlvulas y, dems accesorios delas tuberas. Estas prdidas en algunos casos no son significativas y normalmente seignoran, salvo que el proyectista considere necesario calcularlas, se emplea la siguienteformula.

donde:

h prdida secundaria en metros de columna de agua.

k Coeficiente de prdida que depende del accesorio que lo genera

(ver tabla 1.2.2.a.)

V Velocidad del flujo en m/seg.

g Aceleracin de la gravedad = 9.81 m/seg.2

hf= f L x V2

D 2g

hf= K x L x Q = 10.3 x n x L x QD16/3

h = k V 2g


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Tabla 1.2.2.a.-Valores dekcoeficiente de prdida

No Accesorio Valor de k No Accesorio Valor dek

1 Prdida a la entrada de un deposito:

-Conexin de tubera a ras de la pared

-Tubera entrante

-Conexin de tubera abocinada

0.50

1.00

0.05

8 Contraccin brusca de

la tubera para distintos

valores de D1/D2:1.201.401.601.802.002.503.00

4.005.00

0.080.170.260.340.370.410.430.450.46

2 Prdida a la salida de un depsito 1.00

3 Ensanchamiento brusco (V1V2)2/ 2g

4 Codos de 45 0.35 a 0.45

5 Codos de 90 0.50 a 0.75

6 Tes 1.50 a 2.00

7 Vlvulas de compuerta (abierta) 0.25

Tabla 1.2.2.b.-Coeficiente de friccin n para las frmulas de Manning.

Material nPVC, Polietileno de alta densidad y Polyester reforzado con fibrade vidrio

0.009

Asbesto Cemento 0.010

Hierro fundido dctil (nuevo) 0.013

Hierro fundido dctil (usado) 0.017

Concreto liso 0.012

Concreto rugoso 0.016Mampostera con mortero de cemento 0.020

Acero soldado con revestimiento interior basado en epoxy / hierrofundido dctil con recubrimiento interno de mortero acabado fino

0.011

Acero sin revestimiento 0.014

Acero galvanizado nuevo o usado 0.014

Velocidad del agua en las tuberas

Se emplea la siguiente frmula de Manning para el clculo de la velocidad en tuberas

llenas.V = (0.397

D

2/3S

1/2) / n

donde:V Velocidad del flujo en el tubo en, m/seg.D Dimetro interior de la tubera en m.S Prdida de carga unitria h/L (m/m)n Coeficiente de friccin (ver tabla 1.2.2.b.)


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Tabla 1.2.2.c.-Velocidades mxima y mnima permisibles en tuberas.

Material de la tuberaVelocidad (m/seg.)

Mxima Mnima

Concreto simple hasta 45 cm de dimetro 3.00 0.30

Concreto reforzado a partir de 60 cm de dimetro 3.50 0.30

Acero con revestimiento

5.00 0.30

Acero sin revestimiento

Acero galvanizado

Asbesto cemento

Hierro fundido

Hierro dctil

PEAD (Polietileno de Alta Densidad)PVC (Policloruro de Vinilo)

PRFV (Polyester Reforzado con Fibra de Vidrio)

1.2.3.- Clculo del dimetro de la tubera.

Las diferentes formulas para calcular el dimetro dan un valor terico, que deber derevisarse con los dimetros comerciales ms cercanos por encima a ste valor.

El dimetro se encontrar entre los valores obtenidos por las siguientes frmulas:

Anlisis del dimetro ms econmico, de la Formula de Bresse

D0= 1.2 Q 1/2donde:D0 Dimetro interior del tubo, en m.Q Gasto requerido en m3 / seg.

Para la obtencin del dimetro en cm. de la frmula de Manning

Dcm= (691,000 x Q x n / S1/2

)3/8

donde:Dcm Dimetro interior del tubo, en cmQ Gasto requerido en m3 / seg.

n Coeficiente de friccin (ver tabla 1.2.2.b.)S Prdida de energa por metro h/L

Para la obtencin del dimetro en metros de la frmula de Manning

D = (3.208 x Q x n / S1/2

)3/8

donde:D Dimetro interior del tubo, en mQ Gasto requerido en m3 / seg.


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n Coeficiente de friccin (ver tabla 1.2.2.b.)S Prdida de energa por metro h/L


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1.2.3.- Procedimiento de clculo de la lnea de conduccin por bombeo

Para el clculo de la lnea de conduccin se deben de seguir los siguientes pasos:

Partiendo del trazo y perfil de la lnea de conduccin, se debern definir laslongitudes de cada tramo y los desniveles de la lnea, pudiendo determinar as

la carga total a vencer.

Determinar el gasto que aporta la fuente de abastecimiento.

Determinar el Gasto Demandado por da que ser igual al Gasto Mximo Diariopor 24 hrs.

Qd= Qmd x 24 hrs.

Determinar el Gasto de entrada Qeal tanque de regulacin, que ser igual algasto demandado, entre el nmero de horas que se bombea al da.

Qe= Qd/ No. horas bombeo por da

Calcular el dimetro de la tubera de conduccin, con el gasto de entrada Qecon alguna de las frmulas de Manning o de Bresse:

Dcm= (691,000 x Qe x n / S1/2

)3/8

D = (3.208 x Qex n / S1/2

)3/8

D0= 1.2 Qe1/2

Calcular las prdidas por friccin y si se considera necesario las prdidassecundarias, con las frmulas:

hf= f L x V2D 2g

hf= K x L x Q2 = 10.3 x n2x L x Q2D16/3

Hacer varias alternativas con dimetros comerciales menores y mayores alcalculado volviendo a calcular las prdidas por friccin y elegir el dimetro msconveniente.

Revisar la velocidad de la lnea que este dentro de los parmetros permitidos(ver tabla 1.6.c).

V = 0.397 D2/3

S1/2

n


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1.3 Tanque de regulacin.

La regularizacin tiene por objeto lograr la transformacin de un rgimen de aportaciones(de la conduccin) que normalmente es constante, en un rgimen de consumos odemandas (de la red de distribucin) que siempre es variable. El tanque de regularizacindebe de proporcionar un servicio eficiente bajo normas estrictas de higiene y seguridad,

procurando que su costo de inversin y mantenimiento sea mnimo.

Adicionalmente a la capacidad de regulacin se puede contar con un volumen paraalimentar la red de distribucin en condiciones de emergencia (incendios, desperfectos enla captacin o en la conduccin). Este volumen adicional debe de justificarse en aspectostcnicos y financieros, y se define como el volumen de almacenamiento.

La capacidad del tanque est en funcin del gasto mximo diario Qmd y la ley dedemandas de la localidad. Para el caso del presente documento se adoptarn los valoresde variacin de gasto horario en (%) determinados por el IMTA, para diferentes ciudadesde la repblica, (ver tabla 1.3.a).

El clculo de la capacidad de los tanques debe de considerar tanto el nmero de horas dealimentacin o bombeo, como su horario.

Cuando se modifique el horario de bombeo a un periodo menor de 24 horas / da, se debede cambiar el gasto de diseo de la fuente de abastecimiento y conduccin,incrementndolo proporcionalmente a la reduccin del tiempo de bombeo, segn lasiguiente expresin:

Qe = Qd / tb= 24hrs. x Qmd / tb

donde:Qe Gasto de entrada al tanque en lts. / seg.Qd Gasto demandado en lts. / seg.

Qmd Gasto mximo diario en lts / seg.tb Tiempo de bombeo en h/da

Tabla 1.3.a.- Variacin del gasto horario para diferentes ciudades del pas(IMTA)(Rgimen de demandas)

Variacin del gasto horario %

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

160.0

0-1

2-3

4-5

6-7

8-9

10-11

12-13

14-15

16-17

18-19

20-21

22-23

Horas del da

Variacindelga

stohorarioen%


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Tabla 1.3.b.- Rgimen de demandasHora Variacin del

gasto horario%

Hora Variacin delgasto horario

%

0-1 60.6 12-13 128.8

1-2 61.6 13-14 126.6

2-3 63.3 14-15 121.63-4 63.7 15-16 120.1

4-5 65.1 16-17 119.6

5-6 82.8 17-18 115.1

6-7 93.8 18-19 112.1

7-8 119.9 19-20 105.6

8-9 130.7 20-21 90.1

9-10 137.2 21-22 78.4

10-11 134.3 22-23 71.0

11-12 132.9 23-24 65.1

1.3.1.-Volumen del tanque.

Con el rgimen de demandas anterior podemos establecer el volumen til del tanque,haciendo varios ejercicios de entradas al tanque, con diferentes horarios de bombeo yaplicando la siguiente frmula:

Vtanque= Qmd x 3600 x Fdonde:Vtanque Volumen til del tanque en m3Qmd Gasto mximo diario en m3 / seg.3600 Valor para convertir de m3 / seg. a m3F Valor obtenido de calcular [Mximo dficit] + Mximo supervit

dividido entre 100 para convertirlo de porcentaje a unidad

Tabla 1.3.1.a.- Procedimiento de clculo y explicacin de las columnas:(ver tablas 1.3.1.b y 1.3.1.c)

Columna Explicacin Clculo1 Horario del bombeo

2 Gasto suministrado o gasto de entrada expresado en %

3 Gasto demandado o gasto de salida expresado en % Ver Rgimen dedemandas (tabla 1.3.b)

4 Diferencias entre el gasto de entradagasto de salida (23)

5 Diferencias acumuladas

Se obtiene la suma del [Mximo dficit] y el Mximo supervit. en valor absoluto de los

valores anteriores convertido de porcentaje a unidad, aplicando este factor al gastomximo diario convertido a m3, se obtiene el volumen til del tanque de regulacin en m3.

En caso de considerar un volumen adicional, este tanque tambin ser dealmacenamientoSe presenta el ejemplo de clculo para un periodo de bombeo de 24 hrs. y de 12 hrs.

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