Redes_2015071944

Ing. MSc. Juan Carlos Rocha

Instrumento de Capacitacin MSOP

DISEO DE REDES DE DISEO DE REDES DE DISTRIBUCION PARA DISTRIBUCION PARA

SISTEMAS DE AGUA POTABLE SISTEMAS DE AGUA POTABLE Es el conjunto de tuberas, accesorios y Es el conjunto de tuberas, accesorios y dispositivos que permiten el suministro de dispositivos que permiten el suministro de agua a los consumidores, en forma agua a los consumidores, en forma constante, con presin adecuada , en constante, con presin adecuada , en cantidad suficiente y calidad adecuada cantidad suficiente y calidad adecuada para satisfacer sus necesidadespara satisfacer sus necesidades.



La elaboracin del proyecto de redes de distribucin comprende las siguientes actividades: a)Obtener los datos y estudios bsicos de diseo.b)Establecer el tipo de red y forma de distribucin.c)Definir los caudales de diseo.d) Delimitar el rea a abastecer y de la expansin de la poblacin.e)Delimitar las zonas de presin.f)Seleccionar el material de la tubera. g) Fijar las presiones, velocidades y dimetros mnimos y mximos.

AActividades ctividades NNecesarias para ecesarias para el el DDesarrollo del esarrollo del PProyectoroyecto



h) Analizar el sistema de distribucin existente (dimetros, longitudes, presiones de trabajo, estados fsicos de los materiales, etc.) con el objetivo de su aprovechamiento.i)Disear las tuberas principales y secundarias de la red (trazado de la red).j)Dimensionar las tuberas de la red.k) Ubicar y dimensionar los equipos accesorios destinados al funcionamiento y a la operacin de la red de distribucin (vlvulas, hidrantes, medidores y estaciones reductoras de presin).l)Definir las etapas de ejecucin de la red de distribucin.m) Disear los detalles constructivos (anclajes, cmaras y estructuras especiales).

AActividades ctividades NNecesarias para ecesarias para el el DDesarrollo del esarrollo del PProyectoroyecto



Tipos de redes

Abierta o ramificada

Cerrada o anillada

Mixta o combinada

Formas de distribucin

Por gravedad Por bombeo

Redes de DistribucinRedes de Distribucin



Redes de distribucinRedes de distribucin


Tuberas de distribucinTuberas de distribucin

Dispositivos y obrasDispositivos y obras complementarias complementarias




PresionesPresiones de Serviciode Servicio

reas del Proyectoreas del Proyecto

Delimitacin de Zonas de PresinDelimitacin de Zonas de Presin

Trazado de la RerTrazado de la Rer

CaudalCaudal MximoMximo Probable enProbable en Piletas PblicasPiletas Pblicas

CaudalesCaudales porpor NudoNudo

Diseo de redes.

Se disea con el mayor valor de:- Caudal mximo horario- Caudal mximo diario+ demanda contra incendios

ContinaContinaContinaContinaContinaContinaContinaContina




AnlisisAnlisis HidrulicoHidrulico

UbicacinUbicacin dede TuberasTuberas

EtapasEtapas dede ConstruccinConstruccin

DimetrosDimetros MnimosMnimos

VelocidadesVelocidades

Diseo de redes.

Se disea con el mayor valor de:- Caudal mximo horario- Caudal mximo diario+ demanda contra incendios



17 1618 3615 14 13 35 34 33 32

b) Sin conexion de tuberias secundarias

22

40 30

3119

3739

384212

28

2945 43

2046

4211

4421

47

10

Camara de valvulas

2 31 5 64 238 247 26 2725

Valvulas

Tanque deCamara de valvulas

5619 375354 12 4647

a) Con tuberias secundarias interconectadas

la red primariaTuberia de Tuberia dela red secundaria

31

17 1618 15 3334353613 3214

6970

75

29

3072 7120 11

737421 10

2822 6059 61

76409 43424162

2 31 5 64 238 247 26 2725

ValvulasAlmacenamiento

AlmacenamientoTanque de

Determinacin de Caudales por Determinacin de Caudales por NudoNudoRedes cerradas

a) Mtodo de reas Qi = Qu * AiDonde:

Qi Caudal en el nudo i en l/s

Qu Caudal unitario superficial en l/s-Ha

b) Mtodo de unidad poblacional Qi = Qp * PiQt Caudal mximo horario en l/s

At Superficie total del proyecto en Ha

Ai rea de influencia del nudo i en Ha

Hoja 1



c) Mtodo de la longitud unitaria.

Qi = q * LiQi Caudal en el tramo i en l/s

q Caudal unitario por metro lineal de tubera en l/s-m

Qt Caudal mximo horario en l/s

Lt Longitud total de tubera en m

Li Longitud el tramo i en m

d) Mtodo de la repeticin media

e) Mtodo del numero de familias

Determinacin de Caudales por Determinacin de Caudales por NudoNudo

tLtQq



11

Figura A.3 Red de distribucin abierta o ramificada

13

5

10

4

9

12

Tuberia de ramal secundario

6

Tuberia de ramal principal

27

3

8

Cmara de VlvulasVlvulas

1 Referencias:

Tanque deAlmacenamiento

Tuberia de ramal secundario

ramal secundarioTuberia de

Redes abiertas

gQ*KramalQ

1)(x1K -

Hoja 2


x nmero total de grifos en el rea que abastece cada ramal X >= 2Qg Caudal por grifo (l/s)

Qg >= 0,10



N de grifosN de grifos KK N de grifosN de grifos KK123456789

101112131415

1,001,000,710,580,500,450,410,380,350,330,320,300,290,280,27

161718192021222324252627282930

0,260,250,400,400,300,200,200,100,100,200,200,200,200,200,20

Tabla 1. Valores del coeficiente K de Tabla 1. Valores del coeficiente K de simultaneidadsimultaneidad

Hoja 3




Caudal mximo probable en Caudal mximo probable en piletas publicaspiletas publicas

fE1

*uF*pC*24cD*NppQ

Donde:Qpp Caudal mximo probable por pileta pblica en l/h.N Poblacin a servir por pileta. Un grifo debe abastecer a un nmero mximo de 5 familias (25 personas) Considerando que una pileta puede estar constituida por dos grifos N = 50 personas.Dc Dotacin promedio por habitante en l/hab-da

Hoja 1

Cp Porcentaje de prdidas por desperdicio: El coeficiente Cp vara entre 1,10 y 1,40. Ef Eficiencia del sistema considerando la calidad de los materiales y accesorios. Ef vara entre 0,7 y 0,9Fu Factor de uso, definido como Fu = 24/t. t puede variar entre 2 a 12 horas.



reas del proyectoreas del proyecto

reas de expansin futura

Poblacin del proyecto reas industriales reas comerciales



Delimitacin de Zonas de PresinDelimitacin de Zonas de PresinLa red debe estar subdividida en tantas zonas de presin como fueran necesarias

almacenamiento

conduccin

Tanque de

Red de distribucin baja

Vlvula Reguladora de presin

Tubera de

Aduccin

Red de distribucin alta

conduccinTubera de

Figura A.5

Zonas de presin en redes de distribucin con vlvula regulado-ra de presin

Hoja 1



Figura A.6

Zonas de Presin en redes de distri-bucin con dos Taques de alma-cenamiento

Hoja 2

Figura A.6 Zonas de Presin en redes de distribucin con dos Taques de almacenamiento

Tanque de almacenamiento Cmara rompepresin

Red de distribucin

Tubera de

Tubera de

conduccinTubera de

Tubera deAduccin

Red de distribucin altaTanque de almacenamiento

conduccin

conduccin

Tanque de almacenamiento Cmara Rompe presin

Delimitacin de Zonas de PresinDelimitacin de Zonas de Presin



Trazado de la redTrazado de la red Preferentemente deben proyectarse redes cerradas

la red abierta debe aplicarse en poblaciones dispersas y o nucleadas que presentan desarrollo a lo largo de las vas de acceso a la poblacin

las redes mixtas se aplican en poblaciones nucleadas y que adems presentan un desarrollo a lo largo de las vas de acceso



Durante el periodo de demanda mxima horaria la presin dinmica no debe ser menor a:

Poblaciones iguales o menores a 2000 hab. ...5 m.c.a.

Poblaciones entre 2001 y 10000 hab..............10 m.c.a.

Poblaciones mayores a 10000 hab............. ... 20 m.c.a.

En sistemas de bombeo directo a la red se aceptar una presin dinmica mnima de 10 m.c.a.

La presin esttica mxima en la red debe ser 70 m.c.a.

Presiones de servicioPresiones de servicio



Durante el periodo de demanda mxima horaria la presin dinmica no debe ser menor a:

Poblaciones iguales o menores a 2000 hab. ...5 m.c.a.

Poblaciones mayores a 2000 hab. ... 10 m.c.a.

La presin mxima en la red debe ser 70 m.c.a.

Presiones de servicioPresiones de servicio



VelocidadesVelocidadesLa velocidad mnima en la red no debe ser menor a 0.30m/s

En poblaciones pequeas, se aceptarn velocidades menores solamente en los ramales de distribucin.

La velocidad mxima no debe ser mayor a 2 m/s.



Dimetros mnimosDimetros mnimosEn redes cerradas el dimetro mnimo de la tubera principal debe ser:

En poblaciones menores a 2000 hab. ... 1

En poblaciones entre 2001 a 20000 hab. ... 1 1/2

En poblaciones mayores a 20000 hab. ... 2

En redes abiertas el dimetro mnimo de la tubera principal debe ser 1 aceptndose en poblaciones menores a 2000 hab. un dimetro de para ramales.



Donde:q Variacin de caudal en m3/sJ Prdida de carga en m/mL Longitud de la tubera en mQ Caudal que pasa por la tubera en m3/s Coeficiente de Coriolis (aproximadamente = 1)C Coeficiente de rugosidad de la tubera de Hazen-WilliamsD Dimetro de la tubera en m

Anlisis HidrulicoAnlisis HidrulicoEl diseo hidrulico de redes puede ser realizado por la formula de Flamant, Darcy Weisbach, Hazen Williams u otros justificados tcnicamente.Para redes cerradas

Puede utilizarse el mtodo de Hardy Cross, Newton Raphson, Matricial y otros equivalentes.Mtodo de Hardy Cross.

0.85Q*L**1.85

Jq

2.63D*C*0.2788

1

Hoja 1



Donde:Q Caudal en l/shs, hi Elevacin respecto al plano horizontal de referencia para los puntos s e i, respectivamente en m Coeficiente de Coriolis (aproximadamente = 1)

k = Nmero de iteracin

Mtodo de Newton Raphson.

El empleo de mtodos iterativos deben considerar limites de cierre de 0.104, para caudal y 0.10 m.c.a. para perdida de carga en las tuberas principales que forman circuitos y anillos.

kQ21

)1kih1k

s(hk1kQ

kQ*C*2

1ka

Hoja 2

Anlisis HidrulicoAnlisis Hidrulico



Para redes abiertas deben considerarse los siguientes aspectos:- La distribucion de caudal es uniforme a lo largo de la longitud de cada tramo.

- La prdida de carga en cada ramal debe ser determinada para un caudal igual al que se verifica en su extremo.

- Los caudales puntuales deben ser consideradas como un nudo.

Para el clculo de ramales debe considerarse un caudal mnimo de 0.10 l/s.

Hoja 3

Anlisis HidrulicoAnlisis Hidrulico



Ubicacin de tuberasUbicacin de tuberasEn redes abiertas : Prximas a las viviendasEn redes cerradas: En los costados sur y este de las calles a 1m del cordn de acera o 1/3 de la calzada.Se coloca doble tubera cuando: -El ancho de la va es mayor a 18 m -Existe intenso trafico -El costo de reposicin del pavimento de las conexiones domiciliarias es caro. La separacin entre la tubera de agua potable y alcantarillado debe ser de 1.5m en planta y debe colocarse a 0.30 m como mnimo por encima de la tubera de alcantarillado.

Hoja 1



Las tuberas principales deben formar circuitos cerrados cuando:

- El rea atendida fuese > a 1km2 - La distancias media entre dos tuberas en paralelo fuese igual a 250 m. -La distancia media entre las tuberas que se localizan junto a la periferie del rea abastecible y/o el permetro del rea abastecible fuera igual o superior a 150 m. - Fueran as exigidas por la entidad contratante. - Se pretenda una mayor seguridad de continuidad en el abastecimiento. - El caudal mximo previsto para abastecer el rea contenida en el circuito cerrado fuese igual o mayor a 25 l/s.La longitud mxima de las tuberas secundarias debe ser de 300 m cuando son alimentadas por un solo extremo y de 600 m cuando son alimentadas por dos extremos.

Hoja 2

Ubicacin de tuberasUbicacin de tuberas



Las tuberas secundarias podrn formar una red en malla mediante la unin de las mismas en los puntos de cruce, o podrn ser independientes entre s, sin unin en los puntos de cruce cuando su alimentacin fuera prevista a travs de ambas extremidades.

Las tuberas principales con dimetro superior a 400 mm no sern utilizadas para la insercin de conexiones domiciliarias.

A lo largo de los tramos con dimetro superior a 400 mm debe instalarse una tubera secundaria con dimetro igual al mnimo previsto en el punto 1.10 del presente reglamento, la que servir como tubera distribuidora.

Hoja 3

Ubicacin de tuberasUbicacin de tuberas



Etapas de construccinEtapas de construccin

Se debe elaborar el proyecto para la construccin de la red por etapas.



Tuberas de distribucinTuberas de distribucin

Clculo Hidrulico, Prdidas deClculo Hidrulico, Prdidas de CargaCarga

AccesoriosAccesorios

EspecificacionesEspecificaciones yy ControlControl dede CalidadCalidad

PendientesPendientes

MaterialesMateriales

GeneralidadesGeneralidades

Hoja 1

ContinaContinaContinaContinaContinaContinaContinaContina



Tuberas de distribucinTuberas de distribucinProfundidad deProfundidad de InstalacinInstalacin

Hoja 2



Dimetro de la tubera(mm)

Deflexiones(grados minutos)

1001502002503004004505006007509001000

303030303024022521014512511015

GeneralidadesGeneralidades

Deflexin de las tuberas

Tabla 2. Deflexin mxima en tuberas



MaterialesMateriales

La seleccin es funcin de:La seleccin es funcin de:

-Caractersticas topogrficas

-Agresividad del suelo

-Velocidad de escurrimiento

-Presiones mximas y mnimas

Pueden ser:Pueden ser:

FF, FFD, FG, PVC O PE

Las ventajas y desventajas se especifican en el reglamento de tubera, vlvulas y accesorios.



AccesoriosAccesorios

Los accesorios (uniones, codos, tees, reducciones, vlvulas, anclajes y otros) importantes en la instalacin de tuberas deben ser compatibles entre si,respecto a dimetros, espesores, sistemas de unin y presiones de trabajo.



Especificaciones y control de Especificaciones y control de calidadcalidad

Las tuberas y accesorios deben cumplir los requisitos de la Norma Boliviana correspondiente.

Los proveedores deben presentar una certificacin de control de calidad de IBNORCA.



PendientesPendientes

Pendientes mnimas

i = 0.04% cuando el aire circula en el sentido de escurrimiento.

i = 0.10 a 0.15 % cuando el aire circula en el sentido contrario al escurrimiento del agua

En este caso la pendiente debe ser menor que la pendiente de la lnea piezomtrica.



Clculo hidrulico y perdidas de Clculo hidrulico y perdidas de cargacarga

Deben realizarse utilizandose lo detallado en el capitulo 3.5.8 del reglamento de Aducciones de agua.



Profundidad de instalacinProfundidad de instalacin

La profundidad mnima debe ser de 0.60 m.

Para otros casos utilizar la tabla 3

Tabla 3. Profundidad y ancho de zanja

Ancho de zanja (m) RecomendacinProfundidad (m)(1) = 12,7 a 76 mm

(2) = 100 a 200 mm

(2)Calles 0,60 0,40 0,50 Enlugaresdondela

temperaturadelambienteesmenora5Cdebeincrementarselaprofundidadsegnlacotadelnivelfretico

reasdecultivoycallescontrficoliviano

0,80 0,60 0,70

Callescontrficopesado

1,00 0,60 0,70



Dispositivos y obras Dispositivos y obras complementariascomplementarias

Hoja 1

Tipos yTipos y Ubicacin deUbicacin de VlvulasVlvulas

Materiales de las VlvulasMateriales de las Vlvulas

HidrantesHidrantes

Cmara deCmara de vlvulasvlvulas

MedidoresMedidores

EstacionesEstaciones Reductoras deReductoras de PresinPresinContinaContinaContinaContinaContinaContinaContinaContina



Dispositivos y obras Dispositivos y obras complementariascomplementarias

Hoja 2

AnclajesAnclajes

Estructuras EspecialesEstructuras Especiales



Tipos y ubicacin de vlvulasTipos y ubicacin de vlvulas Vlvulas de control o bloque

Se usan para aislar tramos de tuberas. Pueden utilizarse vlvulas compuerta, mariposa,o esfera.

Vlvulas de purga de aire o ventosa.

Se utilizan en los puntos altos de la red.

Vlvulas de limpieza o desage.

Se utilizan en los puntos bajos de la red. El dimetro debe ser 1/3 del dimetro de la tubera principal, mnimo 75 mm para tuberas de 100mm.

Hoja1



Tipos y ubicacin de vlvulasTipos y ubicacin de vlvulas Vlvulas de retencin

Deben colocarse en las tuberas de distribucin por bombeo

Vlvulas reductoras de presin

deben utilizarse para reducir automticamente la presin

Hoja 2



Materiales de las vlvulasMateriales de las vlvulas Deben cumplir las especificaciones, tcnicas establecidas en la norma correspondiente.



HidrantesHidrantes Se deben instalar en tuberas de dimetro de 75 mm y a una distancia de 500m



Cmara de vlvulasCmara de vlvulas Todas las vlvulas deben contar con una cmara.



MedidoresMedidores

Se deben considerar Micromedidores

Se deben considerar Macromedidores

Sistemas de bombeoCuando existen limitaciones defuentesExisten muchos slidos suspendidosCuando la poblacin tiene capacidad de operacin y mantenimiento

Sistemas de bombeoCuando existen limitaciones defuentesExisten muchos slidos suspendidosCuando la poblacin tiene capacidad de operacin y mantenimiento

En poblaciones mayores a 2000 hab.A la salida de plantas de tratamientoEn los tanques de almacenamiento

En poblaciones mayores a 2000 hab.A la salida de plantas de tratamientoEn los tanques de almacenamiento



Estaciones reductoras de Estaciones reductoras de presinpresin

Vlvulas reductoras de presin

Cmaras rompe presin



AnclajesAnclajes Cambio de direccin

Reduccin de dimetros.



Estructuras especialesEstructuras especiales Obras de arte como sifones, cruce de carreteras y vas frreas.

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