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Depósitos y acopio de agua

M.I. Arturo García Sánchez


Los depósitos (reservorios) son componentes importantes en todo sistema de abastecimiento de agua.Los depósitos se utilizan con distintas finalidades :� Almacenamiento de agua� Ahorro de energía y dinero (menos horas de bombeo)� Reducción de presiones en líneas descendentes

Operación de las válvulas de control

Válvulas de control de nivelObjetivo:•Evitar el rebosamiento del depósito•Mantener un nivel (Cualquier nivel)Ubicación:•Entrada del depósito (llenado)•Salida del depósito (vaciado)Función:•Control automático del nivel del agua


CasosCasos a a estudiarestudiar

Caso 3: tanque alto con valvula de altitud.

Caso 2: tanque bajocon valvula y flotador.

Caso 1: tanquesubterraneocon valvula y flotador

Funciones adicionales

Guía de selección

Regulación Vaciado

Depósitos y aplicaciones


Válvula de control de nivel con flotador vertical de 2 niveles

Modelo 750-66-B

Operación On/Off (apertura y cierre)Fácil calibraciónInstalación externa Circuito de control – sin obstruccionesAmplio rango de presiones (también bajas)Cierre restringido

Instalación complejaRelativamente costosa


Válvula de control de nivel con flotador vertical modulante

Modelo 750-67


Funcionamiento

Modelo 750-67

Válvula de control de nivel con flotador horizontal modulante

Modelo 750-60 Instalación Típica

Funcionamiento

Válvula de control de nivel con flotador horizontal modulante

Modelo 750-60

Válvula de control de nivel con piloto de altitud

Modelo 750-80-X

Instalación típica

Válvula de control de nivel con piloto de altitud

Modelo 750-80-X

Válvula de control de nivel con control de altitud en 2 niveles

Modelo 750-86

Válvula de control de nivel con control de altitud en 2 niveles


Modelo 750-86

Válvula de control de nivel con piloto de control de altitud modulante

Modelo 750-82

Válvula de control de nivel con flotador eléctrico en 2 niveles

Modelo 750-65


Funcionamiento

Modelo 750-65


Modelo 750-65


Aplicación típica

Modelo 750-65

Instalación sencillaCómodo mantenimientoFácil calibraciónOperación On/off (apertura y cierre)Escasa diferencia de nivelAmplio rango de presiones Requiere construcción mínimaBajo consumo de energíaOperación autónomaPermite incorporar funciones adicionales

Requiere suministro eléctrico


Válvula de control de nivel y sostenedora de presión

Aplicación típica


Modelo 753-66con flotador de 2 nivelesModelo 753-66con flotador de 2 niveles


Modelo 753-80-Xcon piloto de altitud

Válvula de control de nivel y de caudal

Aplicación típica


Modelo 757-66-Ucon flotador de 2 niveles



Funcionamiento


Instalación especialOrificio remoto


Selección del modelo de la válvula de control de nivel

PRIMER CASOPRIMER CASO

DISTRIBUCION DE AGUA POR DISTRIBUCION DE AGUA POR GRAVEDADGRAVEDAD

A

B

D,Q

Ha=5

Hb =4

Hz=

80m

Energía en el punto A:

Ta=80

Pa=5

Ea=80+5=85mEnergía en el punto B:

Tb=0

Pb=4

Eb=0+4=4m

Ea-Eb+ Fricción

HidrHidr ááulicaulica

81 m

Ea-Eb= Friccion =

nmD

C

QLdh

−

∗

∗=10

Ea-Eb= 85- 4 = 81

0.8110

=

∗

∗=−nm

D

C

QLdh

VV

QQ

DD

4.2 m/s3.5 m/s2.7 m/s1.7 m/s

1905 m3/hr894 m3/hr307 m3/hr49 m3/hr

400mm400mm300mm300mm200mm200mm100mm100mm

PODEMOS CALCULAR CUAL ES EL CAUDAL PARA VARIOS DIAMETROS DE TUBERIA SUPONIENDO QUE LA PERDIDA DE CARGA ES 81 METROS y L=3000 m.

HidraulicaHidraulica

Usando la ecuación de Hazen Williams (PROGRAMA BERMAD SOFT)

SUPONIENDO QUE LA VELOCIDAD REQUERIDA EN EL SISTEMA DEBE SER DE 1.5 m/s, PODEMOS CALCULAR EL CAUDAL QUE CORRESPONDE A ESTA VELOCIDAD:

QQ

VV

DD

678.0 m3/hr381.0 m3/hr169.0 m3/hr42.0 m3/hr

1.5 m/s1.5 m/s1.5 m/s1.5 m/s

400mm400mm300mm300mm200mm200mm100mm100mm


LA TUBERIA DE NUESTRO PROYECTO ES 300 mm y L=3000m:

FLUJO DEL SISTEMA = 894 m3/hr ( sin control) v = 3.50 m/s

FLUJO DEL SISTEMA = 381 m3/hr ( bajo control ) v = 1.5 m/s

PERDIDA DE CARGA EN TUBERIA = 16.5 m

A

B

Ha = 5

Hb = 4

Hz=

80m

Nueva LineaPiezometrica

LineaPiezometricaOriginal

La finalidad de la instalacion de unaorificio de control es cambiar la lineapiezometrica del sistema


C P1=67.5m

dP=16.5m

dP=63.5m

Tomando como ejemplo la tuberia de 300mm:

Flujo sin control: 894 m3/hr

Flujo con control: 381 m3/hr

Presión estática = 84 m

Pérdida de carga el tubería ( 381 m3/hr) = 16.5 m

Pérdida de carga en la placa orificio ~ 63.5 m

PlacaPlaca OrificioOrificio

P1=67.5m

P2=4.0m

dP = 63.5mEL PROBLEMA CON UNA PLACA ORIFICIO ES QUE LA PRESION P1 DEBE SER FIJA Y LA PERDIDA ES MUY ALTA CREANDO RUIDO Y VIBRACIONES MUY ALTAS. HAY QUE “DIVIDIR” ESTA PERDIDA DE CARGA EN DOS PARTES PARA ATENUAR LOS PROBLEMAS.

P1 = 67.5m

dP~48.5m

P3 = 4.0m

dP ~ 15.0m

P2 = 19.0m

EL ORIFICIO ES CALCULADO PARA PERDER 15m APROXIMADAMENTE Y LA VALVULA DE CONTROL ES DIMENSIONADA PARA PERDER EL RESTO DEL DIFERENCIAL REQUERIDO: 48.5M.

LA VALVULA ES UNA REGULADORA DE PRESION LA CUAL SE PUEDE REGULAR A DIFERENTES PRESIONES, CAMBIANDO DE ESTA MANERA EL FLUJO DEL SISTEMA SEGUN LA NECESIDAD DEL OPERADOR.

ValvulaValvula y y PlacaPlaca OrificioOrificio

A

B

Ha = 5

Hb = 4

Hz=

80m

C P1=67.5m

dP=16.5m

LineaLinea PiezometricaPiezometrica con con valvulavalvula y y orificioorificio

SEGUNDO CASOSEGUNDO CASO

DISTRIBUCION DE AGUA DISTRIBUCION DE AGUA

POR BOMBEOPOR BOMBEO

B

B

q1

q3

q4q5

q2

Q

Qdia = q1+q2+q3+…..+ Q

DuranteDurante el el diadia

L. Piezometrica

P1

ES

TA

TIC

A

H

B

B

q1

q3

q4q5

q2

Q

DuranteDurante la la nochenocheL. Piezometrica

P2

ES

TA

TIC

A

H

CurvaCurva CaracteristicaCaracteristica de la de la bombabomba

Punto de trabajo del sistema

0

50

100

150

200

250

0 100 200 300 400 500 600Caudal [m3/hr]

Pre

sion

[P]

QdiaQnoche

P2 (noche)

P1(dia)

B

B

q1

q3

q4q5

q2

Q

QQnoche = q1+q2+q3+…..+ Q

L. PiezometricanocturnaL. Piezometrica

diurna

L. Piezometricarequerida

ValvulaValvula sostenedorasostenedora de de PresionPresion

Válvulas de control de nivelConsideraciones de diseño:• Disponibilidad energética


El suministro de energía permite incorporar funciones de control, sobre todo de control a distancia y transferencia de datos.

Departamento de ingeniería de aplicaciones

Febrero de 2017

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