CAP 3 Hid Urb Parcial

8/19/2019 CAP 3 Hid Urb Parcial

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CAPÍTULO 3 ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

En nuestro país el ritmo de construcción de los sistemas de abastecimiento de agua potable es lentopor lo que para reducir el retraso existente y atender las necesidades futuras, se elaboran PlanesMaestros de Agua Potable.

TAREA 7: ¿QUÉ ES UN PLAN MAESTRO DE AGUA POTABLE?

3.1 CONDUCCIONES Ó ACUEDUCTOS

Línea de Conducción. Es el conjunto de elementos integrado por tuberías, estaciones de bombeo ydispositivos de control, que permiten el transporte de agua desde una sola fuente de abastecimientohasta un sólo sitio de entrega donde será distribuida en condiciones adecuadas de calidad, cantidady presión.

La línea de conducción puede ser cerrada (tubería) o abierta (canal) y debe ser fácil de inspeccionarpara detectar y reparar cualquier fuga, por eso suele instalarse paralela a algún camino existente. Laconducción puede ser por gravedad (siguiendo el desnivel natural del terreno) o por bombeo apresión.

Una Conducción por Gravedad se emplea cuando la elevación del agua en la fuente deabastecimiento es mayor a la altura piezométrica requerida en el punto de entr ega del agualográndose el transporte del fluido por la diferencia de energías disponibles.


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En el caso de conductos que operan por gravedad, el trazo de la línea de gradiente hidráulico debeseguir el perfil del terreno para reducir los costos de construcción y las presiones resultantes. Si lapresión es muy alta, se recomienda usar cajas rompedoras de presión.

La Conducción por Bombeo. Este tipo de conducción se usa generalmente cuando la elevacióndel agua en la fuente de abastecimiento es menor a la altura piezométrica requerida en el punto deentrega. Es necesaria cuando se requiere adicionar energía con ayuda de equipo de bombeo, paralograr la transportación del agua, venciendo el desnivel existente desde la succión hasta el sitio dealimentación al tanque, considerando las pérdidas de fricción debido a la conducción en los tubos yaccesorios, asociadas con el gasto de diseño.


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Si la topografía del terreno obliga a que el trazo de la conducción se desarrolle por partes más altasque la elevación de la superficie del agua en el tanque de regulación, conviene analizar la colocaciónde un tanque intermedio en ese lugar . La instalación de dicho tanque ocasiona que se forme unaconducción por bombeo-gravedad en donde la primera parte es por bombeo y la segunda porgravedad.

Red de Conducción. Es un sistema integrado por un conjunto de tuberías interconectadas, debidoa la existencia de dos o más fuentes de abastecimiento o sitios de distribución. En ciudades dondees necesario buscar fuentes alternas para el abastecimiento del agua, se busca diseñarconducciones económicas mediante su interconexión o su derivación hacia dos o más tanques deregulación, con lo que se forman redes de conducción.


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Las Conducciones Paralelas se forman cuando es necesario instalar dos o más tuberías sobre emismo trazo, con el objeto de evitar la colocación de diámetros superiores a 1.22 m, cuya

justificación debe apoyarse en un análisis económico y para poder construir por etapas según seanlas necesidades de la demanda de agua, la disponibilidad de recursos económicos y facilitar laoperación a diferentes gastos demandados por la población (demanda actual y futura).

COMPONENTES DE CONDUCCIONES

Entre los componentes de una línea o red de Conducción se encuentran:

Tuberías, el Fibrocemento [FC] antes denominado asbesto cemento [AC], el Fierro Fundido[Fo.Fo.], el Concreto Preesforzado, así como Acero, son más comúnmente empleadas en ediseño de conducciones.

En la selección del material de la tubería intervienen factores tales como:

Resistencia Mecánica, permite soportar cargas externas estáticas [relleno de zanjas] ydinámicas [tráfico vehicular], así como cargas internas tanto de operación [presiónhidrostática] como de transitorios hidráulicos [golpe de ariete] que en redes dedistribución son relativamente pequeños. La resistencia de la tubería debe ser mayorque la máxima carga estática que se puede presentar.


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Durabilidad , es asociada a la vida útil y hermeticidad tanto en la tubería como en susistema de unión.

Resistencia a la Corrosión, está asociada con la capacidad para resistir suelos y aguasagresivos tanto interior como exteriormente.

Capacidad de Conducción, está asociada a la facilidad con la que se presenta el flujo

dentro de la tubería, la cual se determina por medio de un coeficiente de rugosidad delas paredes internas de la tubería, que depende del tipo de material y la edad,principalmente.

Economía, está asociada con los costos de adquisición de la tubería, que a su vezdependen de su disponibilidad en el mercado tanto de los tubos como de las piezasespeciales, su transporte al lugar de instalación, costo de instalación, su facilidad demanejo e instalación.

Facilidad de Conexión y Reparación, se refiere al sistema de juntas empleado para ligar

los tubos o tramos de tubería. Es muy importante que la tubería sea reparable o amenos fácilmente reemplazable. Generalmente las juntas permiten cierto grado dedeflexión (curvatura en el tendido de tubería, que es especificado por el fabricante), asícomo también permiten la unión de tuberías de diferentes materiales.

Conservación de la calidad del agua, se refiere a que el material de la tubería no añadasabores, olores o sustancias químicas al agua transportada.

A continuación se presenta la tabla de presiones internas de trabajo de las tuberías deFibrocemento:

CLASEPESIÓN INTERNA DE TRABAJO

MPa Kgf/cm2 A-5 0.5 5

A-7 0.7 7

A-10 1.0 10

A-14 1.4 14

A-20 2.0 20

Fuente: Conducción, CONAGUA

Piezas Especiales, son todos aquellos accesorios de la tubería que se emplean para llevar acabo ramificaciones, intersecciones, cambios de dirección, cambios de diámetro, uniones detuberías de diferente material, terminales de conductos, también permiten la instalación deválvulas, conexiones con estaciones de bombeo y otras instalaciones hidráulicas, etc. a loscuales se les denomina cruceros.


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Entre las piezas especiales se encuentran Carretes, Extremidades, Tees. Cruces, Codos,Reducciones, Coples, Tapones y Tapas. Todos ellos por lo regular se fabrican de FierroFundido (fofo) y Acero, aunque también los hay en PVC y PEAD y pueden tener bridas oextremos lisos.

También existen accesorios complementarios empleados para formar uniones como juntasmecánicas (Gibault [para unir tubos de fibrocemento con piezas de Fo.Fo.], UniversalDresser, etc.) empaques, tornillos de Acero con cabeza y Tuerca hexagonal estándar.

Válvulas, forman parte de los accesorios necesarios para reducir o cesar el flujo, para drenaro vaciar una línea, para controlar el gasto, regular niveles en tanques de almacenamiento,evitar o disminuir efectos de fenómenos transitorios, permitir la entrada o salida de aire, evitarcontraflujos, principalmente, las cuales pueden ser accionadas por medios manuales

automáticos o semiautomáticos, siendo las más empleadas en líneas o redes de conducciónlas accionadas de manera automática o semiautomática, para prevenir fenómenostransitorios.

Las válvulas se clasifican en dos tipos, de acuerdo con su función, pudiendo ser de:

1. Aislamiento o Seccionamiento, utilizada para controlar el flujo dentro de laconducción ya sea para impedir el paso de agua o reducir el caudal a un valorrequerido, las cuales son empleadas para separar o cortar el flujo por cuestiones de


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mantenimiento o reparación, pudiendo ser de compuerta, mariposa, esfera o deasiento (cilíndrica, cónica o esférica).

En las válvulas de asiento el elemento móvil es un cilindro, cono o esfera en lugarde un disco, como en el caso de la de compuerta o mariposa, y dicho cilindro cuentacon una perforación de igual diámetro al de la tubería, por lo que regularmenterequiere un giro de 90° para pasar de abertura a cierre total o viceversa, y sirvenprincipalmente para regular el gasto en una red de distribución.

2. Control, empleadas para regular el gasto o la presión, facilitar la entrada o salida deaire, así como la salida de sedimento atrapado en la tubería, las cuales pueden serde altitud (empleada para controlar el nivel del agua en un tanque ligado a otrostanques de excedencias o que están provistas de un flotador), de admisión oexpulsión de aire, controladoras de presión, de globo, de retención (Check) o devaciado (desagüe).

Entre las válvulas se encuentran:


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Eliminadoras de Aire, las cuales expulsan el aíre que se acumula en laspartes altas del perfil de la conducción cuando se encuentra en operación y apresión. De no eliminar este aire se generan bolsas que provocan unarestricción en el flujo equivalente a como si existiera una válvula deseccionamiento parcialmente cerrada, provocando la necesidad de un mayorconsumo de energía en las conducciones por bombeo, la transportación deun gasto menor al de diseño de la conducción y en ocasiones la obstrucción

total del sistema.

Admisión y Expulsión de Aire, la cual se utiliza para expulsar el aire quecontiene la conducción al momento de iniciar su llenado y una vez que elagua ejerce presión sobre el flotador de dicha válvula, ésta se cierra y no seabre mientras exista presión en la conducción; otra función de esta válvula espermitir la entrada de aire dentro de la conducción al momento de iniciar elvaciado de la tubería (cuando no hay presión) y con ello evitar la presenciade presiones negativas.

No Retorno (Check) cuya función es evitar la circulación de flujo en el sentidocontrario al definido en el diseño,


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Cabe mencionar que una válvula de asiento puede realizar ambas funciones (aislamiento ycontrol).

Las válvulas de Admisión y Expulsión de Aire podránVálvulas Eliminadoras de Aire.

Dispositivos para el control de Fenómenos Transitorios, entre los que se encuentran:

Válvula Aliviadora de Presión, la cual se coloca en la línea de conduccióngeneralmente de diámetros pequeños para reducir las presiones causadas por unfenómeno transitorio, activándose cuando la presión sobrepasa un valor determinadono hay que perder de vista que las presiones negativas deberán ser resueltas con otrodispositivo.

Válvula Anticipadora del Golpe de Ariete, recibe este nombre ya que entra enfuncionamiento antes de la llegada de la onda de sobrepresión causada por el paro dela bomba o el fallo de energía, con lo que se protege al equipo de bombeo, dicha

válvula opera cuando baja la presión en la conducción hasta un valor preestablecido ydesaloja a la atmósfera el exceso de presión causada por dicha onda.


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http://www.comercializadoragarcast.com.mx/BERMAD/valvula%20anticipadora%20de%20onda.htm (ANIMACIÓN)

Torre de Oscilación, es de forma cilíndrica orientada verticalmente, en contacto con laatmósfera en la parte superior cuyo diámetro por lo general es mayor al de laconducción, en el que la elevación de la corona de la torre debe ser mayor al nive

piezométrico máximo en el punto de conexión con la conducción cuando ésta seencuentra funcionando, es uno de los dispositivos más confiables para el control de lostransitorios, sin riesgos de funcionamiento al no contar con elementos de operación.

Tanque Unidireccional, es un dispositivo que generalmente se encuentra en contactocon la atmósfera por su parte superior, cuya función es aliviar básicamente lasdepresiones causadas por un fenómeno transitorio provocado por un paro repentino dela bomba, por lo que cuenta con un conducto de llenado y otro de vaciado, en este

último se instala una válvula de no retorno, permitiendo el flujo únicamente del tanquehacia la conducción, mientras que en el de llenado se instala una válvula de flotadorpara cortar automáticamente el flujo cuando se alcance el nivel máximo del aguadentro del tanque, por lo que la elevación de la corona es menor a la cargapiezométrica del punto de conexión del tanque con la conducción; este tipo de tanquesse recomienda emplear (uno o varios, dependiendo del perfil de la conducción) cuandolas cargas piezométricas demanden una torre de oscilación demasiado alta.

http://www.comercializadoragarcast.com.mx/BERMAD/valvula%20anticipadora%20de%20onda.htmhttp://www.comercializadoragarcast.com.mx/BERMAD/valvula%20anticipadora%20de%20onda.htmhttp://www.comercializadoragarcast.com.mx/BERMAD/valvula%20anticipadora%20de%20onda.htm


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Cámara de Aire, es un depósito de metal cerrado que en la parte inferior de su interiocuenta con un volumen de agua y en el superior un volumen de aire, dicho depósito vaconectado a la línea de conducción y se coloca normalmente al nivel del terrenonatural y en las cercanías de una planta de bombeo, es recomendable emplear cuando

son muy grandes las cargas piezométricas, evitando así la colocación de una torre deoscilación demasiado alta o un tanque unidireccional muy elevado, la cámara cuentageneralmente con dos conductos uno de vaciado que contiene una válvula de noretorno para permitir la circulación de flujo únicamente de la cámara hacia laconducción y otro de llenado que contiene un dispositivo disipador de energía (unorificio) que tiene como función evitar un incremento de presión del aire cuando lacámara se está llenando.

Instalación de un By-pass en la válvula de no Retorno, para obtener una rotacióninversa controlada en la bomba y evitar sobrepresiones que causen problemas en laconducción provocadas por un paro accidental del equipo de bombeo, se puedecolocar una válvula Check aguas abajo del equipo de bombeo y un by-pass alrededode dicha válvula.


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Estación de Bombeo. Es la obra electromecánica, hidráulica y civil, constituida por unasubestación eléctrica, cárcamo de bombeo, rejillas, bombas, equipo eléctrico, tuberíasválvulas y accesorios requeridos para la operación (para el control de flujo y de fenómenostransitorios), que proporciona la energía de diseño para que la conducción transporteadecuadamente el agua de un nivel topográfico generalmente menor en la fuente a uno mayordel sitio de distribución.

Cárcamo de Bombeo. Es la estructura (obra civil) de la estación de bombeo, que se diseñapara recibir y contener la cantidad de agua requerida por el equipo de bombeo, en la cual seconsidera la velocidad de aproximación del agua, la sumergencia mínima y su geometría paradefinir la posición de los equipos de bombeo que permitan conducir el gasto de diseño.


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Sumergencia mínima. Es el desnivel medido desde la superficie libre del agua a nivel mínimoa la campana de succión en una bomba vertical o al eje del impulsor en una horizontal, el cuaes requerido para evitar vórtices y entrada de aire a la succión de la bomba y debe de cumplircon la Carga de Succión Positiva Neta (CSPN ó sus siglas en inglés NPSH Net PositiveSuction Head) para garantizar una operación adecuada de los equipos de bombeo.

Tanques de Almacenamiento o Regularización son recipientes que almacenan el aguaproveniente de la fuente de abastecimiento, para asegurar la cantidad y la presión del aguadisponible en la red, por lo que se localizan entre la captación y la red de distribución. Elalmacenamiento permite regular la distribución o simplemente prever fallas en elsuministro.

Los tanques sirven para transformar el régimen de entrada a la línea de conducción (quenormalmente es constante) en el régimen de consumo de la red de distribución (que siemprees variable). Los tanques de regularización deben cumplir con normas de higiene y seguridad.

Cabe mencionar que si la fuente de abastecimiento es capaz de proporcionar el Gasto

Máximo Horario (QMH) demandado por la población y no se cuenta con suficientes recursoseconómicos, el tanque de regulación puede llegar a ser omitido, ya que éste último se vuelveindispensable únicamente cuando de la fuente de abastecimiento sólo se puede extraer uncaudal inferior al QMH, por lo que la línea de conducción alimenta directamente a la red dedistribución.

En Zonas Urbanas se pueden aceptar conducciones con entrega de agua en la red dedistribución, para el único caso en que el sistema sea existente . No obstante, en la medida delo posible al sistema se le deberán hacer los cambios necesarios para entregar el agua a untanque de regulación.


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Cuando el tanque almacena un cierto volumen adicional de agua para abastecer a losusuarios en horas del día de máxima demanda, es decir, cuando la cantidad de aguademandada por los usuarios es superior a la cantidad de agua proporcionada por la fuente, sellama “Tanque de Regulación”.

Algunos tanques disponen de un volumen de almacenamiento adicional para emergenciascomo el caso de incendio o de falla en la fuente abastecimiento.

De esta manera el volumen de un tanque depende una combinación razonable entre evolumen de regulación, de combate de incendios y de emergencias debidas a fallas

Según su construcción los tanques pueden ser de dos tipos:

1. Superficiales, son los que se construyen sobre la superficie del terreno o en parte bajoel nivel del suelo, pudiendo construirse aún bajo el nivel del suelo, los cuales cuentancon dos tuberías separadas, una entrada (conducción) y otra de salida (alimentación ala red).

Conviene ubicarlos cerca de la población a servir en lomeríos con altura adecuadaprocurando que la diferencia entre el nivel del agua del tanque estando lleno y el punto

más bajo por abastecer sea de 50 m.

Los tanques de Regulación son generalmente de forma rectangular aunque los hay deforma circular, sus paredes se construyen de mampostería revestidas interiormente(aplanado) o de concreto reforzado, dependiendo del tamaño de los tanques. Lostirantes del agua pueden ser desde 1.0 a 3.5 m en Mampostería y de 2.0 a 5.5 m paraConcreto Reforzado con capacidades de hasta 10,000 m³ y de 5.0 a 9.0 m concapacidades desde 5,000 hasta 50,000 m³ en Concreto Preesforzado.

Todos ellos son techados para evitar su contaminación.

2. Elevados, son empleados cuando no es posible construir un tanque superficial, enterrenos planos. El término tanque elevado se refiere a la estructura que se componede:


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Depósito ó tanque

Torre o Estructura de apoyo

Accesorios.

Las Torres y los Tanques más comunes se construyen de acero y de concretoreforzado, cuya capacidad oscila entre 10 y 1,000 m³ y su altura entre 10 y 20 m.

Para mayor beneficio de los usuarios del sistema de abastecimiento, los tanques

elevados se construyen al centro del área de consumo y si ésta es muy grande esrecomendable construir varios de ellos distribuidos de manera adecuada.

Los tanques elevados cuentan con una sola tubería que permite la entrada y salida deagua, funcionando de la siguiente manera: cuando la oferta de agua proporcionada porla fuente de abastecimiento es superior a la demanda de la población entra el agua aTanque (Almacenamiento) y cuando la demanda supera a la oferta sale agua detanque (Regulación).

Ambos tipos de almacenamiento emplean válvulas de altitud con flotador, para

determinar el nivel al cual deben cerrarse.

DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DEL TANQUE REGULADOR

El tanque regulador se diseña de manera que sea capaz de almacenar el agua que seacumula durante los intervalos en que el gasto demandado por la población es menor que egasto que lo alimenta (procede de la fuente de abastecimiento) y mantener además en él unvolumen de reserva destinado a satisfacer los requerimientos de la población a la hora demáxima demanda y para casos de emergencia como el combate de incendios. De estamanera es indispensable conocer la ley de variación horaria de la población por servir.

En algunos casos el gasto procedente de la fuente abastecimiento y que alimenta al tanqueNO es constante, por ejemplo cuando es abastecido por bombeos cuya política de operaciónvaría a lo largo del día, o por medio de manantiales cuyo caudal varía según la temporada delaño. En estos casos es preciso conocer claramente el valor del gasto de ingreso en formahoraria, incluso es conveniente establecer la variación con base en registros del valor decaudal durante varios días y poder diseñar el tanque para la condición más desfavorable quese presente para el gasto mínimo de suministro.


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Existen dos métodos para calcular el volumen de un tanque regulador , cuyo análisis se realizausualmente a intervalos de una hora con las condiciones críticas tanto de demanda como deabastecimiento al tanque, el primero de ellos es el método analítico, el cual es el más usado yel segundo es el gráfico.

Método Analítico

Este método consiste en determinar la variación del volumen del tanque dado el gasto deingreso y la ley de variación horaria de la demanda de los usuarios, expresada como unporcentaje del gasto medio demandado por la población. Para ello se elabora una hoja decálculo tal como se explica a continuación y siguiendo el siguiente ejemplo:

EJEMPLO .

Diseñar el tanque de regulación cuyo gasto medio diario de demanda es de 0.125 m 3/s. Para abastecerdicha población se dispone de una serie de pozos, cuyo período de operación se estima de 8 horasiniciando a las 10:00 y terminando a las 18:00 hrs y además se cuenta con el siguiente patrón de

demandas:

t (hr) q/qmed t (hr) q/qmed

0 0.53 12 1.211 0.49 13 1.092 0.44 14 1.053 0.44 15 1.104 0.45 16 1.205 0.56 17 1.296 1.26 18 1.467 1.90 19 1.15

8 1.71 20 0.759 1.44 21 0.6510 1.43 22 0.6011 1.27 23 0.53


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En la primera columna se anota el intervalo de tiempo de una hora que va de 0-1, 1-2, 2-3,…,23-24.

En la segunda columna se calcula el gasto de entrada al tanque y que procede de la fuente deabastecimiento, en algunos casos pude optarse por no incluirla y calcular directamente la terceracolumna. En la segunda columna en caso de tener varias fuentes deben considerarse las horas enque operan y sumar los gastos como se vayan presentando.


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En la tercera columna se calcula el volumen de agua acumulado conforme al intervalo de la primera columna con el gasto indicado en la segunda columna y que corresponde al volumendisponible en el tanque para satisfacer la demanda. ( para el ejemplo: 0.375 m³/s*3600s/hr*1hr )


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En la cuarta columna se anota la ley de variación horaria (q/qmed) de la zona en estudio. Deacuerdo con el tipo de población se propone una ley de variación horaria de la demanda. Si secuenta con registros de consumos de la población puede determinarse la ley de variación horarialocal, en caso contrario se pueden emplear tablas editadas por CONAGUA como las que acontinuación se muestran:

Ley de Variación Horaria en el Distrito Federal


0 0.57 12 1.4451 0.56 13 1.4302 0.55 14 1.3503 0.560 15 1.2504 0.580 16 1.1755 0.650 17 1.1256 0.800 18 1.1007 1.000 19 1.0758 1.300 20 1.0009 1.425 21 0.780

10 1.475 22 0.65011 1.550 23 0.600

Ley de Variación Horaria para diferentes Ciudades del País (Zonas Urbanas)


0 0.606 12 1.288

1 0.616 13 1.2662 0.633 14 1.2163 0.637 15 1.2014 0.651 16 1.1965 0.828 17 1.1516 0.938 18 1.1217 1.199 19 1.0568 1.307 20 0.9019 1.372 21 0.784

10 1.343 22 0.71011 1.329 23 0.651


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Ley de Variación Horaria para Poblaciones Pequeñas (Zonas Rurales)


0 0.450 12 1.2001 0.450 13 1.4002 0.450 14 1.4003 0.450 15 1.3004 0.450 16 1.3005 0.600 17 1.2006 0.900 18 1.0007 1.350 19 1.0008 1.500 20 0.900

9 1.500 21 0.90010 1.550 22 0.80011 1.400 23 0.600


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Conociendo el tipo y tamaño de la población de proyecto, el período de diseño y la dotación sedetermina el gasto medio diario (Qmed = Dot*Pob/86400=0.125 m³/s) para la zona en estudio.

En la quinta columna se obtiene el gasto horario de demanda de la población que resulta demultiplicar el gasto medio diario (0.125 m3/s) por el coeficiente de variación horaria (q/qmed) dela cuarta columna.

En la sexta columna se calcula el volumen (Q*t) demandado por la población a cada hora.


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En la séptima columna se hace un balance entre los volúmenes disponibles en el tanque o de deentrada (Ve) (tercera columna) y los demandados por la población o de salida del tanque (Vs)(sexta columna), para lo cual se resta el volumen de salida del tanque (Vs) al volumen de entradaal tanque (Ve), es decir, Ve - Vs, al realizar dicha diferencia algunos valores toman signonegativo, lo cual se debe a que existen déficits, es decir, faltantes para cubrir la demanda


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En la octava columna se calcula la suma acumulada de diferencias proporcionada por la séptimacolumna, incluyendo su signo, lo cual representa iniciar el análisis con un tanque vacío (volumeninicial = 0).

Para determinar la capacidad del tanque regulador , se sumará el valor absoluto del máximodéficit (4,149 m3) encontrado en la octava columna, el cual se presenta antes de iniciar el

abastecimiento al tanque y el máximo superávit (2,313 m3

) presentado al finalizar elabastecimiento proveniente de los pozos. Por lo tanto el volumen de regulación del tanque debeser:

Volumen de Regulación (Útil) =|-4,149|+2,313= 6,462 m3

Al suponer un tanque con la capacidad anterior e iniciando el ciclo de operación del tanque vacíocomo se consideró en el ejemplo, se presentará un déficit de 4,149 m 3 y no se podrá satisfacer lademanda, no representando esto un mal diseño del tanque, sino un desajuste de operación. Por loque para llevar a cabo una operación correcta, deberá iniciarse el ciclo de operación al contar

dentro del tanque con el máximo déficit (4,149 m³) (de la octava columna).

En la novena columna se comprueba el volumen útil del tanque, para lo cual se supone unvolumen inicial igual al máximo déficit presentado en la octava columna y se realiza la sumaacumulada de las diferencias con la séptima columna, (al igual que como se realizó en la octavacolumna). Pueden hacerse varios ensayos con volúmenes menores o mayores al máximo déficity observar el comportamiento del tanque para diferentes volúmenes iniciales.


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En la novena columna se observa que el volumen del tanque oscila entre cero (antes de iniciar elabastecimiento al tanque de 10 a 11 am)) y el valor de diseño de 6,462 m3 (al finalizar la operación delos pozos de 17 a 18 hr), por lo que el volumen útil del tanque para satisfacer totalmente la demandadebe ser al menos de 6,462 m3.

En general se observa que en caso de abastecer a la población por intervalos de operación de bombas, pozos, etc., el máximo déficit se presentará al finalizar el período más largo de inactividad en e

suministro (para el ejemplo 9 - 10 am) o al terminar el intervalo de mayor consumo (para el ejemplo 7 -8 hr, C.V.H.=1.9 ), y el máximo superávit (volumen máximo acumulado en el tanque) se presentará alfinalizar el período de suministro de mayor duración (17 – 18 hr) o volumen (dependiendo de la fuente)o al acabar el intervalo de menos demanda (2 – 4 hr).

A fin de diseñar un tanque de regulación más económico pueden ensayarse variasopciones de abastecimiento al tanque, como pueden ser:

Abastecer al tanque de mayores volúmenes durante las horas pico (columna 2)lo cual puede lograrse si se cuenta con varias bombas.

Una buena opción en el diseño del tanque consiste en optimizar las políticas de operaciónde las bombas de suministro al tanque, buscando que las diferencias anotadas en laséptima columna sean mínimas, tratando de buscar que dichas diferencias sean de cero,es decir, que no haya déficits.

En caso de que no puedan implementarse políticas óptimas de operación, debe buscarseun abastecimiento continuo al tanque procurando que el gasto medio diario procedente de


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la fuente sea igual al gasto medio diario de consumo de la población, como se ve acontinuación:

Volumen de Regulación (Útil) =|-661.5|+1,390.5= 2,052 m3 (ver columna 8).

Se aprecia la disminución del volumen del tanque en comparación a la política deoperación de sólo 8 hr. Además en este caso el volumen por contar dentro del tanque a

iniciar su ciclo de operación debe ser de 661.5 m3

. Así mismo el máximo déficit sepresenta al finalizar las horas de mayor demanda (20:00 hr) y el máximo superávit aterminar las horas de menor demanda (6:00 hr).

Finalmente, se puede determinar el volumen total del tanque regulador, puesto que solose ha obtenido su volumen útil, para ello se debe tomar en cuenta el volumen requeridocontra incendio, el cual se debe disponer en el tanque para hacer uso de él en el caso desiniestro. Una vez conocido el volumen total requerido, se puede elegir un tanque tipo quemás se aproxime al de diseño, o proponer una geometría de tanque y determinar algunade sus dimensiones.

En función de cierta geometría propuesta para el tanque que depende del espaciodisponible, la altura total se obtiene como:

= +

Donde:H Altura total del tanque, en m.y Tirante del agua dentro del tanque, en m.


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y Sobreelevación adicional como medida de seguridad, en m, (se recomienda

y=0.25y).El tirante de agua (y) se obtiene de la relación:

=

Donde:y Tirante, en m.Vol Volumen total requerido, en m3.

A Área en planta del tanque propuesto, en m2.

TAREA 8REALIZAR EL EJEMPLO EN EXCELL REALIZANDO OPERACIONES APARTIR DE LOS DATOS

Y CONSIDERANDO LAS MISMAS 8 HORAS DE BOMBEO Y LA LEY DE VARIACIÓN HORARIA(PATRÓN DE DEMANDAS DEL DISTRITO FEDERAL).

CAP 3 Hid Urb Parcial

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