UNIVERSIDAD SIMN BOLVAR
Decanato de Estudios Profesionales Coordinacin de Ingeniera Mecnica
DISEO DE LA RED DE DISTRIBUCIN DE AGUA POTABLE DE LAS COMUNIDADES DEL TIGRITO, MATARUCA Y EL
PARDILLAL. MUNICIPIO GUAICAIPURO, ESTADO MIRANDA
Por
Ivn Alfredo Moreno Salazar
Sartenejas, Enero de 2006
UNIVERSIDAD SIMN BOLVAR
Decanato de Estudios Profesionales Coordinacin de Ingeniera Mecnica
DISEO DE LA RED DE DISTRIBUCIN DE AGUA POTABLE DE LAS COMUNIDADES DEL TIGRITO, MATARUCA Y EL
PARDILLAL. MUNICIPIO GUAICAIPURO, ESTADO MIRANDA
Por
Ivn Alfredo Moreno Salazar
Realizado con la asesora de:
Tutor Industrial: Ing. Carmen Asuaje
Tutor Acadmico: Prof. Horacio Flrez
INFORME DE PASANTA LARGA
Presentado ante la Ilustre Universidad Simn Bolvar
Como requisito para optar al ttulo de
Ingeniero Mecnico
Sartenejas, Enero 2006
UNIVERSIDAD SIMN BOLVAR. Decanato de Estudios Profesionales. Coordinacin de Ingeniera Mecnica
DISEO DE LA RED DE DISTRIBUCIN DE AGUA POTABLE DE LAS
COMUNIDADES DEL TIGRITO, MATARUCA Y EL PARDILLAL. MUNICIPIO
GUAICAIPURO, ESTADO MIRANDA
Por
Ivn Alfredo Moreno Salazar
Tutor Industrial: Ing. Carmen Asuaje. - Tutor Acadmico: Prof. Horacio Flrez
RESUMEN
Pardillal, Mataruca y El Tigrito, son tres (3) comunidades prximas entre s, ubicadas en la parte alta de la Parroquia Los Teques, en el municipio Guaicaipuro, Estado Miranda. Con el pasar de los aos, el servicio de agua potable correspondiente a estos sectores, se ha ido degradando hasta alcanzar su condicin ms crtica en las ltimas fechas, desencadenado un decaimiento en la calidad de vida de sus pobladores. Como ente encargado del abastecimiento de agua potable a los asentamientos humanos que conforman los Altos Mirandinos, HIDROCAPITAL Sistema Panamericano propone el proyecto Diseo de la red de distribucin de las comunidades del Pardillal, Mataruca y El Tigrito, municipio Guaicaipuro, Estado Miranda. El presente proyecto tiene como finalidad realizar el diseo de la red de distribucin de agua potable que recorre la zona, siguiendo la normativa vigente y cumpliendo con los parmetros tcnicos que le dan confiabilidad a las propuestas elaboradas. Iniciando con un trabajo de campo, se realizaron las mediciones pertinentes para la definicin de la topografa de las calles que recorren los sectores, dando especial atencin a los picos de altura de pendientes ascendentes a descendentes y viceversa, que se ubican con frecuencia en los sectores. El diseo se realiz tomando en cuenta el comportamiento en el crecimiento de los pobladores al ao 2025, la curva de consumo horario definida para las 24 horas del da y las dotaciones asignadas para los habitantes segn la normativa interna de HIDROCAPITAL. Los clculos necesarios dentro del marco de la Mecnica de Fluidos se realizaron en el software de modelaje matemtico y simulacin de redes H2ONET 2.0. La propuesta definitiva, comprende una red con ramal principal de dimetro seis pulgadas (6) y cuatro pulgadas (4), y ramales secundarios de tres pulgadas (3), todos en tubera de cloruro de polivinilo (PVC). La trayectoria de las tuberas es enterrada, con la instalacin de siete (7) vlvulas reguladoras de presin tipo globo y veintids (22) de servicio tipo compuerta. El proyecto fue separado en tres (3) etapas para efectos de la obra de instalacin.
Dedicatoria
A la memoria de mi abuelo Medardo, cuyo ejemplo de rectitud y sacrificio por sus seres
queridos me ha servido de inspiracin para mejorar como profesional, como hijo y como
persona. Donde quiera que ests abuelito, siempre estars en mi pensamiento y en mi corazn.
Agradezco a:
Dios nuestro seor, por iluminarme en el camino de la solidaridad y la justicia.
A mis padres, por ser mis ms queridos profesores, ensendome a ser una persona de bien y
de xito.
A mi abuelita Rosario, por ofrecerme todo ese amor inspirador que nunca voy a terminar de
pagar.
A mi hermanita Oriana, por ser mi amiga y hacerme sentir til, permitindome ayudarla en
sus estudios.
A mi ta Marisol, por estar siempre ah, en su esfuerzo desinteresado para hacerme crecer como
persona.
A mi princesa Patty, por darme los aos ms felices de mi vida y por apoyarme en los
momentos ms difciles.
A mis amigos de la Universidad, por proporcionarme toda esa alegra y cario que todo ser
humano necesita.
Al Prof. Horacio, por toda esa valiosa enseanza y colaboracin que nunca me ha fallado desde
el principio de mi carrera.
A la Ing. Carmen Asuaje, por permitirme emplear mi profesin en lo que tanto so: ayudar
a los ms necesitados a vivir mejor
A mis compaeros de la Sub-Gerencia Tcnica: Maiyal, Jackueline, ster, Esmirna, Yura,
Enrique y la Ing. Eneida, por su amistad y solidaridad con mi persona.
A mi querida Universidad Simn Bolvar,
A todos los que de una u otra forma colaboraron en la realizacin de este proyecto
DIOS LOS BENDIGA!
Sistema Panamericano
VI
ndice General
PORTADA ...............................................................................................................................................................I
RESUMEN............................................................................................................................................................III
DEDICATORIA ...................................................................................................................................................IV
AGRADECIMIENTOS ........................................................................................................................................ V
NDICE GENERAL.............................................................................................................................................VI
LISTA DE FIGURAS ..........................................................................................................................................IX
LISTA DE TABLAS .......................................................................................................................................... XII
INTRODUCCIN............................................................................................................................................. - 1 - CAPTULO 1: PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA.............................................................................. - 3 -
1.1. DESCRIPCIN DEL PROBLEMA ................................................................................................................... - 3 - 1.2. OBJETIVOS................................................................................................................................................. - 6 -
1.2.1. Objetivo General.............................................................................................................................. - 6 - 1.2.2. Objetivos Especficos ....................................................................................................................... - 6 -
1.3. JUSTIFICACIN........................................................................................................................................... - 7 -
CAPTULO 2: MARCO TERICO ............................................................................................................... - 8 - 2.1. EL SERVICIO DE AGUA POTABLE EN VENEZUELA...................................................................................... - 8 -
2.1.1. Resea Histrica.............................................................................................................................. - 8 -
2.1.2. HIDROCAPITAL ............................................................................................................................. - 9 -
2.2. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIN ................................................................................................... - 14 - 2.3. BASES TERICAS ..................................................................................................................................... - 16 -
2.3.1. El Agua. ......................................................................................................................................... - 16 - 2.3.2. El Proceso de Abastecimiento de Agua Potable ............................................................................ - 16 - 2.3.3. Diseo de Redes de Distribucin de Agua Potable........................................................................ - 19 -
2.4. NORMAS Y RECOMENDACIONES PARA EL DISEO Y CONSTRUCCIN DE OBRAS SANITARIAS EN VENEZUELA....................................................................................................................................................................... - 44 -
2.4.1. Normas y Recomendaciones para el Diseo Hidrulico ............................................................... - 44 - 2.5.2. Normas y Recomendaciones para la Realizacin de la Obra........................................................ - 45 -
CAPTULO 3: MARCO METODOLGICO.............................................................................................. - 48 - 3.1. TIPO DE INVESTIGACIN .......................................................................................................................... - 48 -
Sistema Panamericano
VII
3.2. REA DE LA INVESTIGACIN ................................................................................................................... - 49 - 3.3. TCNICAS DE RECOLECCIN DE DATOS................................................................................................... - 49 - 3.4. TCNICAS DE ANLISIS DE DATOS .......................................................................................................... - 50 - 3.5. FASES DE LA INVESTIGACIN .................................................................................................................. - 51 -
3.5.1. Fase I. Recopilacin y revisin de informacin terica bsica. .................................................... - 51 - 3.5.2. Fase II. Recopilacin de la informacin de campo necesaria. ...................................................... - 51 - 3.5.3. Fase III. Diseo de la red de distribucin de agua potable........................................................... - 52 - 3.5.4. Fase IV. Anlisis presupuestario. .................................................................................................. - 52 -
CAPTULO 4: TRABAJO DE CAMPO ....................................................................................................... - 54 -
4.1. EL SISTEMA PANAMERICANO .................................................................................................................. - 54 - 4.2. INFORMACIN TOPOGRFICA DEL REA DE ESTUDIO ............................................................................. - 59 - 4.3. SISTEMA DE ABASTECIMIENTO ACTUAL DEL SECTOR ............................................................................. - 65 -
4.3.1. El Tanque Laguneta....................................................................................................................... - 65 - 4.3.2. Descripcin de la Red.................................................................................................................... - 70 - 4.3.3. Problemticas en la Distribucin del Servicio .............................................................................. - 74 -
4.4. CARACTERSTICAS DEMOGRFICAS DE LOS HABITANTES DEL SECTOR ................................................... - 77 -
CAPTULO 5: DISEO DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIN DE AGUA POTABLE ......................... - 88 - 5.1. DEFINICIN DE LA TRAYECTORIA DE LA RED .......................................................................................... - 89 - 5.2. NODOS DE SIMULACIN........................................................................................................................... - 93 -
5.2.1. Ubicacin de nodos........................................................................................................................ - 93 - 5.2.2. Clculo de dotaciones.................................................................................................................... - 98 -
5.3. TRAMOS DE TUBERA DE SIMULACIN .................................................................................................. - 105 - 5.3.1. Clculo de longitudes de tubera ................................................................................................. - 106 - 5.3.2. Determinacin de las prdidas locales ........................................................................................ - 110 -
5.4. ESTABLECIMIENTO DE LA CURVA DE DEMANDA HORARIA ................................................................... - 111 - 5.5. CRITERIOS DE DIAGNSTICO ................................................................................................................. - 112 - 5.6. REDES PROPUESTAS .............................................................................................................................. - 115 -
5.6.1. Diagnstico I................................................................................................................................ - 117 -
5.6.2. Diagnstico II .............................................................................................................................. - 120 - 5.6.3. Propuesta I................................................................................................................................... - 122 -
5.6.5. Propuesta Definitiva .................................................................................................................... - 130 -
CAPTULO 6: ANLISIS PRESUPUESTARIO....................................................................................... - 134 -
CAPTULO 7: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................................ - 140 - 7.1. CONCLUSIONES...................................................................................................................................... - 140 -
Sistema Panamericano
VIII
7.2. RECOMENDACIONES .............................................................................................................................. - 142 -
REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS......................................................................................................... - 144 -
APNDICE A: EL SOFTWARE DE SIMULACIN HIDRULICA H2ONET 2.0............................. - 147 - 1. SOFTWARE DE SIMULACIN HIDRULICA: H2ONET 2.0 ......................................................................... - 148 -
1.a. Capacidades del H2ONET.............................................................................................................. - 148 - 1.b. El Proyecto de H2ONET................................................................................................................. - 152 - 1.c. Interfase de Usuario de H2ONET................................................................................................... - 160 -
APNDICE B: PIEZAS Y ACCESORIOS CARACTERSTICOS PARA LOS SISTEMAS DE DISTRIBUCIN DE AGUA ........................................................................................................................ - 161 - APNDICE C: REPORTE DE SIMULACIN HIDRULICA EN H2ONET 2.0 ................................ - 168 - APNDICE D: DATOS PARA LOS CLCULOS PRESUPUESTARIOS............................................. - 176 -
APNDICE E: PRESUPUESTOS ESTIMADOS PARA EL PROYECTO ............................................ - 178 -
APNDICE F: PLANO DE LA PROPUESTA DEFINITIVA ..................................................................- 197 -
Sistema Panamericano
IX
Lista de Figuras
Figura 2.1. Organigrama de HIDROCAPITAL. 12
Figura 2.2. Organigrama de HIDROCAPITAL Sistema Panamericano 13
Figura 2.3. Curva de demanda horaria en zonas domsticas. Gaceta Oficial... 27
Figura 2.4. Curva de demanda horaria en zonas domsticas. Ing. Celina Matos
Medina. HIDROCAPITAL 28
Figura 2.5. Vlvula de compuerta con volante de operacin...33
Figura 2.6. Vlvula de globo Cla-Val 100-20 serie 600...34
Figura 2.7. Esquema de funcionamiento de una Vlvula Check.....35
Figura 2.8. Nodo genrico de una tubera en una condicin de flujo permanente...37
Figura 2.9. Visualizacin geomtrica de la dinmica del flujo permanente...39
Figura 2.10. Comportamiento del flujo a travs de un orificio41
Figura 2.11. Tipos de reducciones en tuberas....43
Figura 2.12. Ejemplo de una partida de demolicin con la indicacin de sus
elementos..46
Figura 3.1. Distribucin de las fases que componen el proyecto por semanas de
duracin de pasanta..53
Figura 4.1. Distribucin geogrfica de los municipios que conforman Los Altos
Mirandinos y otros aledaos.....55
Figura 4.2. Acueducto del Sistema Panamericano58
Figura 4.3. Calles caractersticas y rea incluida dentro del estudio...60
Figura 4.4. Tanque Laguneta. Vista Superior.65
Figura 4.5. Diagrama unificar de la instalacin hidrulica del Tanque Laguneta67
Figura 4.6. Vlvulas de regulacin en las tuberas de entrada y salida del Tanque
Laguneta. Arriba a la izquierda vlvula mariposa de 16, abajo vlvula de globo de
10.68
Sistema Panamericano
X
Figura 4.7. Caseta de operacin con vlvulas de servicio para el abastecimiento de las
zonas del Pueblito y Colinas.69
Figura 4.8. Tuberas de entrada y salida principales de 400 mm (16), junto con la
lnea de salida de 250 mm (10). Tanque Laguneta...70
Figura 4.9. Red de abastecimiento actual dentro del rea de estudio.73
Figura 4.10. Conexiones informales mltiples de de H.G. en paralelo. Calle
Mataruca Abajo. Sector Mataruca.....75
Figura 4.11. Conexiones informales y tubera corroda de 50 mm (2) de H.G. Calle
Principal Mataruca. Sector El Tigrito...75
Figura 4.12. Tendencia de crecimiento poblacional para los sectores de Pardillal,
Mataruca, El Tigrito y aledaos87
Figura 5.1. Primera aproximacin en la trayectoria de la red correspondiente a los tres
(3) sectores92
Figura 5.2. Perfiles topogrficos de las calles caractersticas. El Tigrito.97
Figura 5.3. Perfiles topogrficos de las calles caractersticas. Mataruca.97
Figura 5.4. Perfil topogrfico de la calle caracterstica. El Pardillal.98
Figura 5.5. Ajuste polinmico para la tendencia de crecimiento poblacional de los
sectores en estudio..99
Figura 5.6. Grfica para el clculo de la longitud geomtrica108
Figura 5.7. Valor del coeficiente k en funcin de la relacin de reas transversales
de la entrada (A1) y salida (A2) en reducciones...111
Figura 5.8. Curva de demanda horaria modificada en zonas domsticas112
Figura 5.9. Red de distribucin de agua. Diagnstico I..118
Figura 5.10. Red de distribucin de agua. Diagnstico II...121
Figura 5.11. Red de distribucin de agua. Propuesta I129
Figura 5.12. Red de distribucin de agua. Propuesta Definitiva...133
Figura 6.1. Espesores de las capas de asfalto y concreto que conforman el pavimento a
demoler...135
Sistema Panamericano
XI
Figura 6.2. Esquematizacin de la zanja que contiene a la tubera segn las
especificaciones de HIDROCAPITAL136
Figura 6.3. Etapas que separan los trabajos de la red de abastecimiento del sector...139
Sistema Panamericano
XII
Lista de Tablas
Tabla 2.1. Dotaciones de agua potable segn la normativa actual de
HIDROCAPITAL... 25
Tabla 2.2. Aceros del Catlogo de Productos de SIDOR, segn norma API 30
Tabla 2.3. Valores del coeficiente C de Hazen-Williams para diferentes materiales
de tubera..40
Tabla 2.4. Coeficientes de prdidas locales de accesorios comnmente usados en
acueductos....42
Tabla 2.5. Valores del coeficiente de prdida local k para contracciones bruscas43
Tabla 4.1. Levantamiento topogrfico realizado en la zona.62
Tabla 4.2. Operaciones de regulacin relacionadas con el tanque..67
Tabla 4.3. Presiones medias en puntos de la red de abastecimiento actual de las
comunidades del Pardillal, Mataruca y El Tigrito.72
Tabla 4.4. Informacin demogrfica de las viviendas que componen el rea de
estudio. MATARUCA78
Tabla 4.5. Informacin demogrfica de las viviendas que componen el rea de
estudio. EL TIGRITO..80
Tabla 4.6. Total de viviendas y habitantes dentro del rea de estudio...86
Tabla 4.7. Poblacin y crecimiento poblacional tendencial Los Teques- San Pedro para
el sector 18....86
Tabla 5.1. Creacin de nodos de simulacin a partir de puntos topogrficos...94
Tabla 5.2. Razones que justifican la eliminacin para la simulacin de algunos puntos
medidos en campo..96
Tabla 5.3. Clculo de dotaciones pertenecientes a cada nodo de simulacin..104
Tabla 5.4. Nmero de identificacin con clculo de longitud geomtrica de los tramos
de tubera propuestos...109
Sistema Panamericano
XIII
Tabla 5.5. Valores k para dimetros que contempla el estudio.111
Tabla 5.6. Criterios de diagnstico para variables hidrulicas..114
Tabla 5.7. Cantidad de accesorios por tramo de tubera con total k asociado.123
Tabla 5.8. Caractersticas de las vlvulas en la simulacin. Propuesta I..125
Tabla 5.9. Caractersticas de los nodos en la simulacin. Propuesta I..125
Tabla 5.10. Caractersticas de las tuberas en la simulacin. Propuesta I.127
Tabla 5.11. Modificacin en las caractersticas de los nodos en la simulacin.
Propuesta Definitiva.131
Tabla 5.12. Modificacin en las caractersticas de las tuberas en la simulacin.
Propuesta Definitiva.131
Tabla 5.13. Caractersticas de las vlvulas en la simulacin. Propuesta Definitiva132
Tabla 6.1. Caractersticas tcnicas generales de la Propuesta Definitiva.134
Tabla 6.2. Descripcin general de las etapas que componen la obra138
Sistema Panamericano
- 1 -
Introduccin
En bsqueda del mejoramiento de las redes de distribucin de agua potable
que conforman el acueducto de los altos mirandinos, HIDROCAPITAL, a travs de la
gerencia del Sistema Panamericano, propone el proyecto Construccin de la Red de
Distribucin de Agua Potable de las Comunidades del Pardillal, Mataruca y El
Tigrito. Municipio Guaicaipuro. Estado Miranda.
El Pardillal, Mataruca y El Tigrito son tres (3) sectores ubicados en la va
Lagunetica, partiendo desde el sitio denominado La Alcabala, en la zona alta del
Municipio Guaicaipuro, Edo. Miranda. Teniendo su nacimiento como asentamiento
agrcola, las comunidades que habitan esta regin han presentado un crecimiento
poblacional descontrolado, que sumado a la antigedad e informalidad de sus
instalaciones actuales, ha provocado un colapso en el servicio de agua potable.
Para el ao 2004, a cargo de la Ing. Celina Matos Medina de HIDROCAPITAL,
se realiz el estudio tcnico necesario para el mejoramiento de la red de distribucin
de agua, pero debido a la gran extensin fsica que ocupan estos tres (3) sectores (ms
de 13 km entre calles y callejones poblados) se opt por plantear slo una primera
etapa. El acueducto diseado se denomin Primera y Segunda Etapa por razones
econmicas, y contemplaba la zona del Pardillal con sus calles Negro Primero, El
Pueblito, Pardillal y Miranda, quedando pendiente 8 km, entre varias calles con
habitantes con una grave problemtica en el servicio, bsicamente en los sectores
Mataruca y El Tigrito.
El presente trabajo de pasanta tiene como objetivo principal la elaboracin de
un proyecto que contemple el diseo del sistema de distribucin de agua potable
faltante en la zona, con su respectivo anlisis hidrulico y propuestas, evaluando todo
dentro de un marco econmicamente realizable, para ser entregado a las compaas
contratistas encargadas de la realizacin de la obra y con ello, mejorar el servicio de
agua potable de los tres (3) sectores.
Sistema Panamericano Introduccin
- 2 -
El diseo del sistema de distribucin aqu contenido exigir la especificacin
del recorrido de la lnea de la tubera principal y ramales, la determinacin de los
dimetros por medio de un anlisis hidrulico diagnosticado usando criterios propios
y de la empresa, la presentacin de una propuesta formal solidamente justificada, y
un anlisis presupuestario que contenga los trabajos detallados requeridos con sus
respectivos costos parciales y totales de la obra.
El siguiente estudio mostrar el resultado de un proceso de documentacin
orientado a tpicos de la Mecnica de Fluidos, especficamente de la Hidrulica, el
cual ser obligatoriamente complementado por el trabajo de campo que comprende
las mediciones principalmente de alturas y presiones en sitio, que muestran el
contexto fsico en donde se desarrolla el diseo.
La pasanta larga tiene una duracin de 20 semanas y es requisito fundamental
para optar por el ttulo de Ingeniero Mecnico en la Universidad Simn Bolvar. Este
trabajo fue realizado en la empresa Hidrolgica de la Regin Capital
(HIDROCAPITAL) en su sede encargada de la operacin y mantenimiento del
servicio en los Altos Mirandinos: El Sistema Panamericano.
Sistema Panamericano
- 3 -
Captulo 1
Planteamiento del Problema
1.1. Descripcin del Problema
El ser humano posee necesidades bsicas que deben ser satisfechas para poder
subsistir y cumplir sus tareas diarias. El cuerpo humano est compuesto 70% de agua,
por lo que este lquido se convierte en el ms importante de los recursos para la vida
existentes en el planeta.
La carencia de agua en los sectores es sinnimo de pobreza, problemas de
salud, trastornos sociales y conflictos entre habitantes, lo que puede resumirse en lo
comnmente definido como una baja calidad de vida. En este caso cabe citar a
Eudoro Lpez (2000) [6] en su artculo El Agua de Todos que enuncia lo siguiente:
El agua, desde un punto de vista ecolgico y prctico, se le presenta a la
humanidad contempornea como un recurso siempre exigido y escaso, un
recurso que quiere ser transferido del mbito natural al artificial para poder
satisfacer las necesidades de las masas poblacionales. (Pg 18)
Este proceso de transferencia del agua del mbito natural al artificial es el que
se alcanza con las infraestructuras llamadas acueductos. Estas estructuras son el
resultado de los estudios cientficos hechos en reas de hidrulica, geografa,
topografa y construccin civil, las cuales permiten el traslado del agua desde el
proceso de captacin en las fuentes naturales a las poblaciones que demandan el
servicio, con el uso de las redes de distribucin.
Como es lgico, un acueducto est limitado en cuanto a la capacidad y aos de
servicio por sus caractersticas que fueron definidas al momento de su diseo y
construccin. El aumento de la poblacin, el deterioro de los materiales y el mal uso
Sistema Panamericano CAPITULO 1: Planteamiento del Problema
- 4 -
de las instalaciones, provocan con frecuencia la modificacin o implementacin de
redes de distribucin nuevas, en comunidades en las que el servicio de agua potable
se ha vuelto precario.
Las comunidades del Pardillal, Mataruca y El Tigrito presentan un colapso en
su servicio de agua potable como resultado del crecimiento demogrfico
descontrolado, el gran nmero de instalaciones informales que impactan la tubera
matriz y el deterioro de las redes actuales, por encontrarse fuera de los aos de
servicio estipulados para los materiales y accesorios instalados.
Estas tres (3) comunidades ubicadas prximas entre s, se encuentran en los
lmites del sector Lagunetica, ubicado en el Municipio Guaicaipuro, Estado Miranda.
Los sectores de estudio poseen un nico punto de acceso el cual es denominado La
Alcabala de Lagunetica. Es desde esta ubicacin que se bifurcan las calles Principal
de Mataruca y Miranda que conducen a las comunidades sealadas.
El sector del Pardillal tiene su acceso por la calle Miranda desde el punto
donde se encuentra el Frigorfico El Sitio al pasar La Alcabala. Por ser la zona ms
prxima a la red de distribucin proveniente del tanque de HIDROCAPITAL, y
presentar una condicin hidrulica favorable para redes de abastecimiento por
gravedad (todas las cotas estn por debajo de 1407 msnm), El Pardillal se convierte en
el sector ms favorecido dentro del escaso servicio en la zona. A pesar de esto existen
ms de cincuenta (50) familias que no reciben el agua potable.
Para acceder a la zona de Mataruca es necesario recorrer la calle Principal de
Mataruca que tiene su origen en el punto donde se ubica el Frigorfico El Sitio en la
Alcabala, hasta alcanzar un lugar conocido como la Y. Es aqu donde al cruzar a la
derecha, se accede a las ochenta y cuatro (84) familias que all habitan y que en su
mayora, poseen problemas con el suministro del servicio de agua potable. Mataruca
tiene un origen agrcola, donde la mayora de sus habitantes son extranjeros
(europeos) con ms de treinta (30) aos radicados en el pas, quienes se han visto en
Sistema Panamericano CAPITULO 1: Planteamiento del Problema
- 5 -
la necesidad de instalar un gran nmero de conexiones informales para poder optar a
un poco del servicio.
Cruzando a la derecha en la intercepcin en Y mencionada despus de
recorrer la calle Principal de Mataruca, se encuentra el sector del Tigrito. Al igual que
Mataruca, El Tigrito tuvo su origen como asentamiento agrcola el cual, al pasar de
los aos, se desarroll sin planificacin urbana con habitantes que para cubrir sus
necesidades bsicas, empezaron a implementar sus servicios sin ninguna supervisin
del ente competente. El Tigrito posee una problemtica adicional: entre las alturas
sobre el nivel del mar presentes en sus territorios se tienen valores de hasta 1434 m,
cota ms cercana a la del tanque (1470 msnm) que existe entre los tres (3) sectores, lo
que hace entender que las condiciones topogrficas presentes en esta zona dificultan
la distribucin del agua. Adicionalmente este sector es el que cuenta con el mayor
nmero de habitantes, con un valor de doscientas noventa (290) familias con
necesidad de un servicio de agua potable constante y abundante.
Como responsable del abastecimiento de agua potable de la zona,
HIDROCAPITAL Sistema Panamericano, para el ao 2004, plantea la necesidad de la
realizacin del estudio tcnico para la elaboracin de un proyecto de mejoramiento de
la Red de Distribucin en los sectores ya mencionados. Fue para noviembre de ese
mismo ao que la Ing. Celina Matos Medina emite un estudio que comprende el
proyecto de Diseo y Construccin del Sistema de Abastecimiento de Agua Potable
para una porcin del territorio, como primer paso para el clculo de toda la red
requerida. El proyecto de la Ing. Celina Matos comprende 5,2 Km de tubera
repartidos en la zona mayoritariamente del Pardillal, con dimetros y materiales
debidamente justificados por un anlisis hidrulico realizado en la empresa. Este
diseo fue dividido en primera (1era) y segunda (2da) etapa para efectos de la obra y
obtencin de recursos, quedando pendiente el estudio tcnico y presupuestario para
lo que seran las etapas subsiguientes, que abarcaran casi 8 Km de longitud para los
territorios de Mataruca, El Tigrito y en pequea medida, El Pardillal.
Sistema Panamericano CAPITULO 1: Planteamiento del Problema
- 6 -
Para enero de 2006 comienzan los trabajos de instalacin del sistema de
distribucin que comprende la primera etapa de esta obra, por lo que la extrema
necesidad de agua vivida en los sectores, sumado al descontento de los pobladores no
incluidos en esta primera etapa, exige la culminacin del estudio restante, y la
presentacin de un proyecto formal que solucione, en forma definitiva, la tan grave
problemtica vivida en las comunidades ya mencionadas.
1.2. Objetivos
1.2.1. Objetivo General
Disear la red de distribucin de agua potable de las comunidades del Pardillal,
Mataruca y El Tigrito ubicadas en el Municipio Guaicaipuro, Estado Miranda.
1.2.2. Objetivos Especficos
Adiestrarse en el uso de los programas de computacin comnmente utilizados en
la empresa.
Estudiar los sistemas de abastecimiento actuales del sector, con las problemticas
tcnicas y sociales presentes en el rea.
Recopilar la informacin de campo necesaria para el estudio tcnico.
Definir la trayectoria de las lneas de tubera de la red.
Calcular los dimetros y materiales correspondientes a los ramales del sistema de
distribucin por medio de un estudio computacional hidrulico.
Definir la ubicacin y nmero de accesorios que van a ser requeridos en el
sistema.
Realizar un estudio presupuestario que contenga las partidas correspondientes a
los trabajos necesarios para la realizacin de la obra.
Definir el nmero de etapas en las que debe separarse la obra de instalacin de la
red.
Sistema Panamericano CAPITULO 1: Planteamiento del Problema
- 7 -
1.3. Justificacin
El colapso de las instalaciones de agua potable de los sectores del Pardillal,
Mataruca y El Tigrito ha provocado un descenso en la calidad de vida de sus
pobladores, lo que se ha manifestado en problemas que van desde la salud, a
conflictos personales entre los mismos vecinos.
El presente trabajo tiene como finalidad el diseo de un sistema de
abastecimiento de agua potable que contemple un estudio hidrulico detallado
adaptado a los criterios de ingeniera, la normativa vigente en procesos de
distribucin de agua en Venezuela y a las caractersticas demogrficas de los tres (3)
sectores. El estudio presentar sus resultados con los dimetros, trayectorias,
materiales y accesorios que van a caracterizar a los tramos de tubera, con su
respectivo presupuesto para la obra y as, concebir un proyecto completo con una
propuesta confiable, que va a ser presentado a las compaas contratistas que se van a
encargar de su ejecucin y puesta en marcha en el menor tiempo posible,
proporcionando a los habitantes un servicio de agua potable al que todos los seres
humanos tienen derecho.
Este trabajo de pasanta tambin busca realizar un aporte como un proyecto
detalladamente elaborado en el rea de Diseo de Sistemas de Distribucin de
Agua que sirva como gua para futuros estudios de mejora del servicio en otras
zonas bajo el control de HIDROCAPITAL Sistema Panamericano.
Sistema Panamericano
- 8 -
Captulo 2
Marco Terico
2.1. El Servicio de Agua Potable en Venezuela
2.1.1. Resea Histrica
En 1573 el Ro Catuche era la principal fuente de abastecimiento del primer
acueducto de Caracas.
En la esquina de Caja de Agua se recoga el agua en un estanque, y de all se
reparta a la poblacin por las acequias. Partiendo de Caja de Agua y Luneta llegaba a
las esquinas de Reducto y Miracielos.
Bajo el gobierno de Antonio Guzmn Blanco, en octubre de 1874, se inaugura
el primer acueducto que comenzaba a traer agua desde el Ro Macarao, y estaba
hecho con un canal de tierra de 46 kilmetros de largo. El caudal era de unos 400
litros por segundo, aunque por las irregularidades del terreno llegaban al Calvario
aproximadamente 50 litros por segundo.
En 1943, el presidente de la Repblica, Isaas Medina Angarita inaugura el
Instituto Nacional de Obras Sanitarias (INOS), organismo de carcter pblico que
asuma la histrica responsabilidad de hacer eficiente la prestacin del servicio de
agua potable en las zonas urbanas de todo el pas.
El INOS planificaba el uso del recurso de agua potable en funcin del posible
crecimiento poblacional de las regiones de Venezuela. Entre sus responsabilidades
tambin se encontraba la regulacin, suministro del servicio y construccin de la
infraestructura necesaria.
En sus primeros 30 aos, el INOS realiz todas estas tareas de forma magistral.
El rol estelar que cumpli la gestin del agua y el nivel de excelencia alcanzado ubic
Sistema Panamericano CAPITULO 2. Marco Terico
- 9 -
a nuestro instituto durante dcadas como el mejor de Latinoamrica, y uno de los
mejores del mundo.
Lamentablemente esta institucin fue desarticulada y desintegrada a lo largo
de un proceso de clientelismo, corrupcin y mala praxis gerencial que se inici en
1974 y culmin en 1989 cuando se decret la desaparicin del INOS.
Durante el ao 1990, el Estado venezolano comienza el proceso de
reestructuracin y liquidacin del INOS, al tiempo que descentraliza el servicio de
agua con la creacin de las empresas hidrolgicas regionales.
Estas empresas, previo acuerdo con las municipalidades, se convierten en
responsables de la operacin y administracin del servicio de agua en cada regin del
pas, bajo los alineamientos de Hidroven.
2.1.2. HIDROCAPITAL
La Hidrolgica de la Regin Capital (HIDROCAPITAL) surgi como la
empresa encargada de suministrar el servicio a Caracas, los Altos Mirandinos,
Barlovento, los Valles del Tuy, Guarenas, Guatire y al Litoral Central.
HIDROCAPITAL actualmente se constituye como una empresa pblica que
funciona bajo la figura de derecho privado como compaa annima con la totalidad
de sus acciones propiedad de HIDROVEN, casa matriz de las hidrolgicas regionales
del pas. Como todas las hidrolgicas del pas, es una empresa adscrita al Ministerio
del Ambiente y los Recursos Naturales, controlada y supervisada por los municipios.
Actualmente se atiende a una poblacin total de 4.992.084 personas, de 23 municipios
en el rea Metropolitana, y los estados Miranda y Vargas.
Sistema Panamericano CAPITULO 2. Marco Terico
- 10 -
Misin
Como una empresa de servicio pblico, HIDROCAPITAL est comprometida
en prestar a sus clientes un servicio de alta calidad en agua potable y saneamiento,
mediante un modelo de gestin sustentable.
Visin
HIDROCAPITAL ser una empresa pblica exitosa de mbito municipal,
financieramente sustentable, con una imagen reconocida nacional e
internacionalmente por sus innovaciones tecnolgicas, talento humano y una positiva
incidencia en los clientes a partir de los estndares logrados en los servicios que
presta.
Valores
Ejemplo de excelencia
Honestidad
Vocacin de servidor pblico
Alta capacidad de trabajo
Compromiso
Trabajo en equipo
Lealtad
Con una organizacin claramente establecida (ver figura 2.1), HIDROCAPITAL
opera en las diferentes regiones que comprende en forma de Sub-hidrolgicas por
sectores especficos. Estos sistemas se dividen en:
Sistema Metropolitano:
Presta servicio a los municipios Libertador, Chacao, Baruta, Sucre y El
Hatillo.
Gerente: Ing. Yolanda Prez
Sistema Panamericano CAPITULO 2. Marco Terico
- 11 -
Sistema Barlovento:
Presta servicio a los municipios Brin, Pedro Gual, Pez, Andrs Bello,
Burz y parte de Acevedo.
Gerente: Lic. Luis Hernndez
Sistema Losada Ocumarito:
Presta servicio a los municipios Independencia, Lander, Simn Bolvar, Paz
Castillo, Cristbal Rojas y Urdaneta.
Gerente: Ing. Elio Mayz
Sistema Fajardo:
Presta servicio a los municipios Zamora, Plaza y parte de Acevedo.
Gerente: Ing. Jess H. Garca
Sistema Litoral Central:
Presta servicio al estado Vargas, compuesto por las parroquias Carayaca,
Catia La Mar, Maiqueta, La Guaira, Macuto, Caraballeda, Naiguat y
Carozo.
Gerente: Ing. Grey Zambrano
Sistema Panamericano:
Presta servicio a los municipios Guaicaipuro, Carrizal y Los Salias. Es el
sistema que contiene las comunidades beneficiarias del acueducto a disear
en el presente estudio. Su organizacin se observa en la figura 2.2.
Gerente: Ing. Carmen Asuaje
Sistema P
anamericano C
APITULO 2. M
arco Terico
- 12 -
G E R E N C IA G E N E R A L D E S E R V IC IO S D E A D M IN IS T R A C IO N Y F IN A N ZA S
V IC E PR E S ID E NT E E JE C UT IV O P R E S ID E NC IAP R E S ID E NC IA
J U N T A D IR E C T IV AJ U NT A D IR E C T IV A
G E R E N C IA G E N E R A L D E O P E R A C IO N E S Y M A N T E N IM IE N T O
G E R E N C IA G E N E R A L D EC O M E R C IA L IZA C IO N
G E R E N C IA G E N E R A L D E P R O YE C T O S Y S E R V IC IO S T E C N IC O S
G E R E N C IA D E A D U C C IO N E S Y
B O M B E O M A Y O R
G E R E N C IAT R A T A M IE N T O
C O O R D IN A C IO N L O G IS TIC A
G E R E N C IA D E S IS T EM A
L IT O R A L C E N T R A L
G E R E N C IA D E S IS T EM A
F A JA R D O G E R E N C IA D E
S IS T EM A P A N A M E R IC A N O
G E R E N C IA D E S IS T EM A L O S A D A
G E R E N C IA D E S IS T EM A
M E T R O P O L IT A N O
AU D IT O R IA IN T E R N A
C O M IS IO N D EL IC IT AC IO N E S
G E R E N C IA D ER E C U R S O S H UM AN O S
G E R E N C IA D E PL AN IF IC AC IO N Y
D E S AR R O L L O
C O N S U L T O R IAJU R ID IC A
G E R E N C IA D E IN F O R M A T IC A
G E R E N C IAD E IM A G E N
G E R E N C IA D E IN N O V AC I N
T E C N O L G IC A
O F IC IN A D E AT E N C IO N AL P R O V E E D O R Y C O N T R AT IST A
S A L A D E O P E R A C IO N E SC O O R D IN A C IO N
D E P R O C E S O S T E C N IC O S
C O O R D IN A C IO N D E G E S T IO N A L
C L IE N T E
C O O R D IN A C IO N D E R E C A U D A C IO N
E S P E C IA L
C E N T R O D EIN F O R M A C IO N
G E R E N C IA P R O YE C T O S A G U A S
R E S ID U A L E S
G E R E N C IA C O N T R A T A C IO N
C O N T R O L O B R A S YS E R V IC IO S
G E R E N C IA D E C A L ID A D D E
A G U A
C O O R D IN A C IO N D E S E R V IC IO S
G E N E R A L E S
C O O R D IN A C IO N D EP R E S U P U E S T O
C O O R D IN A C IO N D ET E S O R E R IA
C O O R D IN A C IO N D E C O N T A B IL ID A D
L A B O R A T O R IO C E N T R A L L A M A R IP O S A
G E R E N C IA D E PR E V E N C I N Y C O N T R O L D E P E R D ID AS
G E R E N C IA D E S IS T EM A
B A R L O V E N T O
G E R E N C IA P R O YE C T O S A G U A
P O T A B L E
Figura 2.1. Organigrama de HIDROCAPITAL. Fuente: [18]
Sistema Panamericano CAPITULO 2. Marco Terico
- 13 -
Figura 2.2. Organigrama de HIDROCAPITAL Sistema Panamericano. Fuente: [18]
Sistema Panamericano CAPITULO 2. Marco Terico
- 14 -
2.2. Antecedentes de la Investigacin
El diseo del sistema de distribucin de agua para las comunidades del Tigrito
y Mataruca fue realizado con el apoyo de los estudios dejados por los Ingenieros de
HIDROCAPITAL Sistema Panamericano. La Ing. Celina Matos Medina, quin
desarroll un estudio del las redes que componen los tres (3) municipios, y su
proyecto del diseo de la red de distribucin de la primera y segunda etapa de las
comunidades, fue clave en el desarrollo del anlisis hidrulico. Por otra parte, como
primera aproximacin para la determinacin de los dimetros, fue de gran utilidad la
estimacin realizada por el Ing. Leonardo Solrzano.
MATOS MEDINA, Celina. HIDROCAPITAL Sistema Panamericano. Actualizacin e
Integracin de los Estudios de los Acueductos de los Municipios Los Salias,
Carrizal y Guaicaipuro. Estado Miranda. Los Teques. Junio, 2003.
En este estudio se present una evaluacin tcnica de las condiciones del
Sistema Panamericano, ms especficamente, de los Municipios Guaicaipuro, Carrizal
y Los Salias. En este informe se destacan como un macro las condiciones hidrulicas y
demogrficas de los sectores Pardillal, Mataruca y El Tigrito, siendo contemplados
dentro del gran sector denominado Lagunetica. La Ing. Celina Matos Medina muestra
en sus estudios la tendencia en el crecimiento poblacional de las zonas, un informe de
las instalaciones de tuberas presentes y unas propuestas de mejoramiento para las
zonas, que segn su criterio, se encuentran ms desfavorecidas desde el punto de
vista de suministro del servicio de agua potable.
MATOS MEDINA, Celina. HIDROCAPITAL Sistema Panamericano. Construccin
del Acueducto y Red de Distribucin de Agua Potable de Mataruca, El Tigrito y
Sistema Panamericano CAPITULO 2. Marco Terico
- 15 -
Pardillal. Primera y Segunda Etapa. Municipio Guaicaipuro, Estado Miranda. Los
Teques, 2004.
Proyecto que contiene el anlisis hidrulico y presupuestario requerido para la
contratacin de la obra necesaria para la instalacin del acueducto en el sector
Pardillal. En este trabajo se propone un sistema de tuberas que suministra a las calles
Miranda, Negro Primero, El pueblito y Pardillal, subdividiendo los trabajos en dos (2)
etapas, la primera para ser realizada por contratacin directa de HIDROCAPITAL y
la segunda por licitacin de la Alcalda de Guaicaipuro. En este proyecto queda
pendiente el diseo de las etapas subsiguientes del acueducto de las zonas de
Mataruca y el Tigrito para alcanzar el mejoramiento en el servicio de toda la zona.
SOLORZANO, Leonardo. HIDROCAPITAL Sistema Panamericano. Estimacin en
el Dimensionamiento del Acueducto de La Zona de Mataruca El Tigrito.
Municipio Guaicaipuro, Estado Miranda. Los Teques, 2005.
El Ing. Leonardo Solrzano present una primera aproximacin de lo que sera
el acueducto de las zonas de Mataruca y El Tigrito tomando variables aproximadas
dentro del campo de la estimacin. En este anlisis hidrulico se muestran tres (3)
propuestas de dimetros para la red y se selecciona una de ellas, basndose en los
parmetros establecidos en el diseo de HIDROCAPITAL. Este estudio permiti a la
empresa concebir una idea ms clara de lo requerido desde el punto de vista de
volumen de agua y costos, y estimul la necesidad de la realizacin del diseo formal
del sistema de distribucin para la zona.
Sistema Panamericano CAPITULO 2. Marco Terico
- 16 -
2.3. Bases Tericas
2.3.1. El Agua.
El agua es un recurso natural de entre los ms importantes para el hombre,
forma parte de la vida misma, pues todos los seres vivos contienen en su interior un
alto porcentaje de agua. El agua puede presentarse en la naturaleza bsicamente en
tres (3) estados fsicos: slido, lquido y gaseoso.
El estado fsico del agua predominante en la naturaleza, a temperaturas y
presiones atmosfricas normales, es el lquido, es en esta forma que se realiza la
captacin en los reservorios, se potabiliza en las plantas de tratamiento, se distribuye
a las zonas pobladas y se recoge en forma de aguas servidas. Para poder predecir y
estudiar el comportamiento de este valioso elemento (considerado lquido para efecto
de anlisis cientficos en acueductos) en cada una de las etapas que recorre en este
proceso bsicamente de distribucin, el agua es clasificada desde el punto de vista de
la Mecnica de Fluidos como: Fluido Incompresible.
Un fluido es una sustancia que sufre deformaciones al ser sometida a esfuerzos
tangentes a la superficie que lo contiene. Los fluidos presentan diferentes
propiedades mecnicas que los diferencian unos de los otros, y que le dan atributos
nicos bajo ciertas condiciones termodinmicas regentes en s mismos o su entorno.
Entre las propiedades fsicas del agua que condicionan su comportamiento
mecnico se destacan: la densidad, el peso especfico, la viscosidad, la tensin
superficial y el mdulo de elasticidad.
2.3.2. El Proceso de Abastecimiento de Agua Potable
El abastecimiento es la accin de brindar a la poblacin agua potable suficiente,
mediante esquemas colectivos como Acueductos, o soluciones individuales como
cisternas.
Sistema Panamericano CAPITULO 2. Marco Terico
- 17 -
Un Acueducto es un sistema que comprende un conjunto de infraestructuras cada
una con funciones importantes que interactan entre s, con el fin de aprisionar el agua de las
fuentes naturales, potabilizarla, almacenarla y distribuirla entre la poblacin humana. Las
estructuras representativas de un Acueducto son: Captacin, Lnea de Aduccin, Planta
de Tratamiento, y Red de Distribucin
Captacin:
Consiste en una estructura colocada directamente en la fuente de abastecimiento a
fin de absorber el caudal deseado y conducirlo a la Lnea de Aduccin. El diseo de la
obra va a depender del tipo de fuente en la que se extrae el caudal de agua a procesar:
Captacin en fuentes superficiales sin regulacin: realizada en aquellos
reservorios naturales en los que se supone un caudal del ro superior al
volumen de agua necesario para extraccin en cualquier poca del ao. Un
ejemplo clsico de este tipo de captacin es el Dique-Toma.
Captacin en fuentes superficiales con la regulacin de sus caudales:
necesaria para compensar las variaciones de nivel en las fuentes debido al
efecto de las pocas de crecida o estiaje. Este tipo de situacin supone la
construccin de un dique o represa con la inclusin de una captacin que
acepte las variaciones volumtricas en el reservorio. El tipo de estructura
caracterstica dentro de este rengln es el denominado Torre-Toma.
Captacin en fuentes subterrneas: considera la obra necesaria para la
recoleccin de las aguas en los pozos o galeras de infiltracin.
Lnea de Aduccin:
Una Lnea de Aduccin est constituida por la tubera que conduce agua desde la
obra de captacin hasta la Planta de Tratamiento, as como las estructuras, accesorios,
dispositivos y vlvulas integradas a ella.
Sistema Panamericano CAPITULO 2. Marco Terico
- 18 -
De acuerdo a la ubicacin y naturaleza de la fuente de abastecimiento, as como de
la topografa de la regin, las Lneas de Aduccin pueden considerarse de dos tipos:
Lneas de Aduccin por Gravedad y Lneas de Aduccin por Bombeo.
Aduccin por Gravedad: la carga de energa potencial disponible permite
aplicar un criterio de diseo con mxima economa, eligiendo dimetros
cuyas prdidas de energa sean mximas.
Aduccin por Bombeo: la diferencia de elevacin es carga a vencer que va
a verse incrementada por la energa perdida por los accesorios y la friccin
en la Tubera de Aduccin.
Planta de Tratamiento:
Una Planta de Tratamiento de Agua Potable es un conjunto de estructuras,
equipos y materiales necesarios para efectuar los procesos y operaciones unitarios
que permiten obtener el agua apta para el consumo humano.
Red de Distribucin:
Una Red de Distribucin comprende un sistema de tuberas que permite la
conduccin del agua desde la Planta de Tratamiento a los sitios de consumo bien sea
por bombeo o por gravedad. En la Red de Distribucin estn considerados una serie
de elementos que controlan y definen el comportamiento de la misma, permitiendo
un servicio confiable adaptado a la normativa vigente en la regin de diseo. En el
proceso de distribucin estn incluidos los estanques de almacenamiento, las vlvulas
de regulacin, sectorizacin y alivio, tanquillas rompecargas, hidrantes, tuberas,
conexiones domiciliarias y cualquier otro elemento que desempee un papel
importante en el funcionamiento eficiente de la red.
Sistema Panamericano CAPITULO 2. Marco Terico
- 19 -
Dependiendo de la topografa, de la vialidad y de la ubicacin de las fuentes
de abastecimiento y del estanque, pueden definirse dos (2) tipos de red de
distribucin:
Tipo Ramificado:
Redes constituidas por un ramal troncal y una serie de ramificaciones o
ramales que pueden constituir pequeas mallas, o constituidos por ramales ciegos.
Este tipo de red es utilizado cuando la topografa es tal que dificulta, o no permite la
interconexin entre ramales. Tambin puede originarse por el desarrollo lineal a lo
largo de una va principal o carretera.
Tipo Mallado:
Redes compuestas por tuberas interconectadas formando mallas. Este tipo de red
de distribucin es el ms conveniente, y tratar siempre de lograrse mediante la
interconexin de las tuberas, a fin de crear un circuito cerrado que permita un
servicio ms eficiente y permanente.
2.3.3. Diseo de Redes de Distribucin de Agua Potable
El agua, como servicio primario para la vida, requiere de instalaciones
cuidadosamente estudiadas, diseadas y construidas para su buena puesta en marcha
y funcionamiento adaptadas, en la medida de lo posible, a los crecimientos
demogrficos experimentados en una regin especfica. Un sistema de abastecimiento
est constituido por una serie de elementos que presentan caractersticas, ubicaciones
y funciones diferentes que interactan armnicamente, y que bajo estrictas
normativas y criterios de diseo, representan el punto clave en la buena distribucin
del servicio de agua potable.
Sistema Panamericano CAPITULO 2. Marco Terico
- 20 -
Para el clculo de una red de distribucin de agua es necesario considerar
aqullos aspectos que van a definir los criterios de diagnstico para una propuesta
dada:
1. Estanques de almacenamiento utilizables en la zona.
2. Informacin demogrfica y comportamiento de consumo presente en
los futuros usuarios del acueducto.
3. Clases de tuberas, vlvulas y accesorios disponibles en el mercado.
4. Modelos matemticos que van a regir el comportamiento hidrulico del
sistema.
5. Mtodo de diseo a emplear.
2.3.3.1. Estanques
Un estanque de almacenamiento es un elemento fundamental dentro de un
sistema de distribucin. Es ste componente el que contiene la energa de altura que
representa presin esttica que alimenta al sistema. Su consideracin dentro del
diseo de una red permite la determinacin de las condiciones de partida en el
proceso de distribucin: caudal disponible de la fuente definido por la entrada y
salida del estanque, capacidad de almacenamiento para amortizar horas de alta
demanda, presin esttica disponible, ubicacin y distancia con respecto a la red.
A pesar de los mltiples usos que se le pueden asignar a un estanque, sus
funciones se resumen en las tres (3) siguientes:
Compensar las variaciones de los consumos que se producen durante el
da.
Mantener las presiones de servicio en la red de distribucin.
Mantener almacenada cierta cantidad de agua para atender situaciones de
emergencia tales como incendios e interrupciones por daos de tuberas de
aduccin o de estaciones de bombeo.
Sistema Panamericano CAPITULO 2. Marco Terico
- 21 -
Dependiendo de las condiciones en cada caso del proyecto, los estanques
podrn ser enterrados o superficiales, generalmente de concreto armado, y elevados,
en cuya fabricacin se utilizan con frecuencia lminas de acero.
2.3.3.1.1. Estanques Elevados
Son estructuras soportadas por un entramado de vigas a una altura especfica
que permiten el aumento de la energa potencial en la red de abastecimiento. Son
utilizados cuando la topografa no proporciona una condicin natural para la
colocacin de un tanque a una altura lgicamente superior a la del sistema de
distribucin que va alimentar, o por razones econmicas o de ornamentacin en la
seleccin adecuada bajo una condicin fsica e hidrulica especfica.
Estos estanques pueden presentar mltiples formas que dentro de las ms
importantes tenemos esfrica, cilndrica y paraleleppedo.
2.3.3.1.1. Estanques Superficiales
Estos estanques estn apoyados directamente sobre el suelo que los soporta,
sin requerir de bases altas que los sostengan para un aumento de la energa potencial
disponible por la columna de agua. Normalmente este tipo de estructura se haya en
condiciones topogrficas hidrulicamente favorables, donde el terreno disponible
presenta espacio, firmeza y elevacin suficiente para el alzamiento de un estanque
adaptado a las necesidades de distribucin de la zona.
Para capacidades medianas y pequeas generalmente resulta preferible, por
economa, la construccin de estanques de forma de paraleleppedo. En cambio, si se
trata de grandes capacidades, los elevados esfuerzos de tensin ejercidos sobre las
paredes hacen que se logren soluciones ms prcticas y econmicas a base de
estanques de forma cilndrica o paraleleppedo de dos (2) o ms compartimientos de
separacin interna conocidos como celdas.
Sistema Panamericano CAPITULO 2. Marco Terico
- 22 -
Es importante resaltar que los Estanques Superficiales pueden tener su base
apoyada directamente sobre la superficie del suelo o estar en una condicin de semi-
enterrados, mostrando solo una parte de su estructura a la superficie.
2.3.3.2. Informacin Demogrfica y Comportamiento de Consumo
En una red de distribucin es de notoria importancia las caractersticas de la
poblacin beneficiada. Los datos demogrficos de los usuarios del acueducto van a
determinar las dotaciones en los diferentes puntos de la red y con ello, el caudal total
demandado a las fuentes y tanques de almacenamiento.
En forma especfica, en el diseo de redes de distribucin de agua potable es
necesario conocer el nmero de personas que van a recibir el servicio dentro del
perodo de diseo, tipo de dotacin que es demandada por los usuarios y el
comportamiento diario en el consumo del vital lquido.
2.3.3.2.1. Perodo de Diseo y Clculo de la poblacin futura
Un sistema de abastecimiento de agua se proyecta de modo de atender las
necesidades de una comunidad durante un determinado perodo. Por lo tanto, el
Perodo de Diseo puede definirse como el tiempo para el cual el sistema es eficiente
100%, ya sea por la capacidad en la conduccin del caudal deseado, o por la resistencia fsica
de las instalaciones.
El perodo de diseo es influenciado por un grupo de factores que lo
determinan, como la vida til de las instalaciones, las facilidades de construccin o
posibilidades de ampliaciones o sustituciones, el nivel de financiamiento y quizs el
ms influyente de todos, la tendencia de crecimiento de la poblacin.
Con el fin de estimar la poblacin futura que va a influir en la seleccin del
perodo de diseo, es necesario estudiar las caractersticas sociales, culturales y
econmicas de sus habitantes en el pasado y en el presente, y hacer predicciones
Sistema Panamericano CAPITULO 2. Marco Terico
- 23 -
sobre su futuro desarrollo, especialmente en lo concerniente a turismo y progreso
comercial e industrial.
Estimacin de la Poblacin Futura por el Mtodo Geomtrico
La base de cualquier tipo de proyeccin son los censos. En Venezuela se cuenta
con la informacin recaudada por el Instituto Nacional de Estadstica (INE) y para los
casos de los Altos Mirandinos, El Plan de Desarrollo Urbano Local Los Teques
(PDUL) es el organismo en jurisdiccin.
Para la estimacin del crecimiento de una poblacin donde su aumento es
proporcional al tamao de sta, se aplica un patrn de inters compuesto expresado
como:
x
RPP
+
= 1
10012 (Ec 1)
Donde:
2P poblacin para el ao deseado
1P poblacin en el ultimo ao que se realiz el censo
R tasa de crecimiento
x perodo entre el ao en el que se desea el nmero de habitantes y la fecha del
ltimo censo realizado
Las tendencias de crecimiento ya calculadas permiten formalizar el criterio que
va a definir el Perodo de Diseo para el acueducto en cuestin. Un sistema de
abastecimiento de agua potable debe propiciar y estimular el desarrollo econmico,
social e industrial de una poblacin no frenarlo, pero la red es un servicio cuyos
costos deben ser retribuidos por los beneficiarios, pudiendo resultar en montos muy
elevados si se toman perodos muy largos para regiones con desarrollos muy
Sistema Panamericano CAPITULO 2. Marco Terico
- 24 -
violentos, resultando en una quiebra administrativa. Esto nos induce a sealar que de
acuerdo con la tendencia de crecimiento de la poblacin es conveniente elegir perodos de
diseo ms largos para crecimientos lentos, y perodos de diseo ms cortos para tendencias de
crecimiento poblacional ms violentas.
2.3.3.2.2. Dotaciones
La Dotacin es la cantidad de agua, generalmente por da, que es suministrada
a cada habitante, rea o vivienda que estn contenidos dentro de la regin de accin
del acueducto correspondiente.
A lo largo de los aos, para la determinacin de este consumo de agua, se han
realizado investigaciones en los gastos en comunidades que presentan determinadas
caractersticas, ello ha permitido, de una manera aproximada, llegar a asignar cifras
de consumos que posteriormente pueden ser utilizadas para el diseo de
abastecimiento de agua en otras comunidades.
El crecimiento poblacional acelerado, las modificaciones en la cultura de consumo
presente en las comunidades del pas, junto con el colapso de los servicios y la
necesidad de nacimiento de una mentalidad de ahorro del servicio de agua potable,
provoc la realizacin de un estudio en el Instituto de Obras Sanitarias (INOS) que
tuvo como resultado una publicacin en 1983 que clasifica y asigna las dotaciones de
la manera siguiente:
Demanda Domstica: La dotacin correspondiente a los requerimientos
debido a las necesidades vitales, aseo, instalaciones sanitarias, lavados, y otros,
as como la utilizada en exteriores de las residencias por riego de jardines y
limpieza, ha sido adoptada en 250 litros por persona por da, aplicable a la
poblacin fija.
Demanda de Comercios y Servicios: La dotacin requerida por la poblacin
fija en lugares o zonas distintas de sus residencias, tales como oficinas, locales
Sistema Panamericano CAPITULO 2. Marco Terico
- 25 -
comerciales, restaurantes, etc. Ha sido adoptada en 120 litros por empleado
por da, aplicable a la poblacin laboral
Demanda pblica: La dotacin correspondiente a los requerimientos de agua
por riego de reas verdes pblicas y parques, consumo en hospitales, clnicas,
centros comerciales, etc. ha sido adoptada igual a 15 litros por persona por da,
aplicable a la poblacin fija.
Demanda Educacional: La dotacin requerida por los estudiantes en institutos
educacionales, incluida la requerida para la limpieza y mantenimiento de los
locales, ha sido adoptada igual a 70 litros por alumno por da, aplicable a la
poblacin estudiantil.
Demanda Industrial: La dotacin ser estimada en funcin del consumo
registrado, o en su defecto un valor no menor de 1,0 lt/seg/ha
Toda esta informacin de dotaciones publicada en 1983 por el INOS fue revisada
por el actual HIDROVEN por parte del Ing. Juan Bosco Azprua en el ao 1993.
En conclusin, el criterio actualizado en lo que a dotaciones en nuestro pas se
refiere, se resume como:
Tabla 2.1. Dotaciones de agua potable segn la normativa actual de
HIDROCAPITAL. Fuente: [2]
Tipo de Dotacin Dotacin
Domstica 250 lt/persona/da
Comercios y Servicios 120 lt/empleado/da
Pblica 15 lt/persona/da
Educacional 70 lt/estudiante/da
Industrial* 1 lt/ha/seg
*Es recomendable aplicar una dotacin basada en el consumo registrado de la
empresa.
Sistema Panamericano CAPITULO 2. Marco Terico
- 26 -
2.3.3.2.3. Demanda Horaria
El consumo de agua en un da cualquiera puede variar de hora en hora,
dependiendo de los diferentes hbitos y actividades de la poblacin. La curva de
demanda horaria establece un patrn de consumo del servicio de agua potable en el
sector usuario del acueducto, definiendo una serie de variaciones de porcentaje de
caudal demandado para las 24 horas del da.
Para poder interpretar correctamente una curva de demanda horaria es
necesario conocer los siguientes trminos:
Demanda Media: es el consumo promedio que posee la poblacin en el da.
Normalmente se calcula a partir de la dotacin asignada al nmero de
habitantes y tipo de comunidad que disfruta el servicio llevada a gasto de
litros por segundo (lt/seg). De forma tcnica, la demanda media se calcula
como:
86400DotNDM = (Ec 2)
Donde:
DM demanda media de los consumidores [lt/seg]
N nmero de personas usuarias en el sector, rea o localidad
Dot dotacin asignada a los habitantes de acuerdo con la tabla 2.1. [lt/per/da]
Demanda Mxima: es el mayor valor de caudal de agua demandado
registrado en todo el da de consumo. Esta cantidad representa la mayor
demanda y por lo tanto el momento de mayor exigencia para el acueducto.
Las prdidas por friccin y velocidades son mximas en la hora que ocurre
Sistema Panamericano CAPITULO 2. Marco Terico
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esta condicin, mientras que las presiones que se registran en los tramos
son mnimas.
Demanda Mnima: ocurre a la hora del da en la que se demanda menor
cantidad de agua. Habitualmente acontece a altas horas de la noche,
cuando la poblacin tiene un requerimiento del servicio muy pequeo. Esta
cantidad representa la condicin de mnimo caudal circulando por la red,
por lo tanto menores velocidades de operacin, prdidas mnimas por
friccin y mayores presiones disponibles en el sistema.
En Venezuela, se han realizado estudios de los comportamientos de consumo
de los habitantes de los sectores y como resultado de esto, se publica en Gaceta Oficial
una curva de demanda horaria adaptada al gasto estndar del venezolano promedio
(ver figura 2.3).
0
50
100
150
200
250
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24Tiempo (horas)
Dem
anda
M
edia
(%
)
Figura 2.3. Curva de demanda horaria en zonas domsticas. Gaceta Oficial. Fuente:
[18]
Sistema Panamericano CAPITULO 2. Marco Terico
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Las curvas de comportamiento de consumo horario o curvas de demanda
horaria, contemplan las variaciones, expresadas en porcentaje, del caudal medio
demandado ya sean incrementos o decrementos a lo largo de las horas del da. Hablar
del 100% de la demanda media a una hora del da, es hablar de un gasto exactamente
igual al del caudal promedio de consumo diario en ese momento, mientras que por
ejemplo, valores de 119% o de 81% de la demanda media significan incrementos o
decrementos del requerimiento medio a horas especficas del da, o ms an, pueden
resultar en valores de demanda mxima o mnima como en el caso de la curva de
demanda segn Gaceta Oficial mostrada en la figura.
Buscando una tendencia ms til para las aplicaciones tcnicas, adaptada en
mayor medida a la realidad de consumo de agua potable en Venezuela, la curva
recomendada por Gaceta Oficial es sustituida por la propuesta por la Ing. Celina
Matos Medina, en donde se contempla una tendencia de consumo domstico ms
adaptada al venezolano comn.
0
50
100
150
200
250
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24Tiempo (horas)
Dem
anda
m
edia
(%
)
Figura 2.4. Curva de demanda horaria en zonas domsticas.
Ing. Celina Matos Medina. HIDROCAPITAL. Fuente: [10]
Sistema Panamericano CAPITULO 2. Marco Terico
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Esta curva posee cambios de requerimientos de caudal ms notorios y realistas
que los encontrados en la tendencia anterior. Como caractersticas importantes se
observa un incremento violento en las primeras horas del da, cuando la demanda
alcanza el punto de Demanda Mxima a las ocho (8) horas con un 200% del caudal
medio. Existe un decrecimiento paulatino hasta las veinte (20) horas donde se
presenta el punto de demanda promedio o 100% de demanda media, finalizando con
un 40% como punto de Demanda Mnima a las veinticuatro (24) horas del da.
2.3.3.3. Tuberas, vlvulas y accesorios
2.3.3.3.1. Tuberas
Las tuberas son el elemento principal en el proceso de conduccin del servicio
de agua potable a los sectores destino de la distribucin. Su seleccin es crucial a la
hora de obtener diseos confiables y econmicos dentro del perodo de diseo
estipulado.
Tuberas de Hierro Fundido Dctil (H.F.)
Este tipo de tubera es fabricada mediante la combinacin de la fundicin de
lingotes de hierro, carbn cocke, piedra caliza y adicin, mediante mtodos
especiales, de magnesio, ocasionando un grafito con microestructura granular
continua, con lo que resulta un material resistente a la oxidacin y corrosin e
igualmente dctil. Estas caractersticas especiales lo hace un material poco frgil y
bastante resistente a la fuerza abrasiva de los suelos, lo que convierte a la tubera en
un elemento altamente verstil en instalaciones de acueductos de lneas de
distribucin enterradas o de colocacin superficial.
La resistencia mecnica del hierro fundido dctil utilizado en la fabricacin de
tuberas, est caracterizada por un punto de fluencia Sy de 2.950 kgf/cm2 y
esfuerzo mximo de traccin Su de 4.200 kgf/cm2.
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Tuberas de Acero Galvanizado (H.G.):
Su fabricacin se realiza con el uso de aceros dulces fcilmente soldables con
un proceso de templado, permitiendo la obtencin de una tubera de acero con gran
resistencia a los impactos y ductibilidad.
Su contenido de carbn es menor que el de la tubera de hierro dctil lo que le
da una resistencia menor a la oxidacin.
El proceso de galvanizado le proporciona un recubrimiento interno y externo
de zinc que le da proteccin contra la corrosin.
En trminos generales, la tubera de hierro galvanizado es excelente en
instalaciones superficiales debido a su alta resistencia a impactos, pero poco
conveniente en condiciones enterradas, ya que la accin agresiva de los suelos cidos
tiene efectos inmediatos en la superficie de la misma.
La resistencia a la fluencia y esfuerzo mximo de estos productos viene
especificada en los catlogos de los fabricantes. Para tener una idea de los rdenes de
magnitud de estos valores se presenta la tabla 2.1 extrada de los productos de la
Siderrgica de Oriente (SIDOR) regida por las normas API, para los tipos de tubera
ms usados en acueductos.
Tabla 2.2. Aceros del Catlogo de Productos de SIDOR, segn norma API. Fuente:
[12]
Punto de Fluencia Esfuerzo Mximo Norma Grado PSI Kg/mm2 PSI Kg/mm2
A-25 25.000 17,6 45.000 31,6 A 30.000 21,1 48.000 33,7 5L B 35.000 24,6 6.000 42,2
X-42 42.000 29,5 60.000 42,2 X-45 46.000 32,6 63.000 44,3 X-52 52.000 36,6 66.000 45,6 X-56 56.000 39,2 71.000 49,9
5LX
X-60 60.000 42,2 75.000 52,7
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Tuberas de Asbesto-Cemento a Presin (A.C.P.):
Los elementos de conduccin de A.C.P. son fabricados por enrollamiento
continuo de capas sucesivas delgadas de un material compuesto por asbesto y
cemento.
La tubera de asbesto-cemento es muy frgil, por lo que su uso est limitado a
la colocacin enterrada. Entre sus ms importantes ventajas est su condicin de
material inerte ante la corrosin, por lo que su aplicacin en la conduccin de agua
con elementos qumicos cidos y otros componentes agresivos resulta muy favorable.
La produccin en el pas de este tipo de tubera se limita a presiones de trabajo
no mayores a 10 kgf/cm2 para agua potable y aplicaciones mayoritariamente en la
conduccin de aguas servidas.
Tuberas de Material Plstico (P.V.C.):
La plastificacin de polmeros en procesos de inyeccin mayoritariamente de
coluro de vinilo en forma granular es la tcnica de fabricacin de este tipo de tubera.
Las tuberas PVC ofrecen ventajas significativas en su instalacin en
acueductos con respecto a otras. Su considerable menor peso que reduce
grandemente lo costos de transporte y colocacin, su bajo coeficiente de friccin por
poseer paredes internas muy lisas y la resistencia a la corrosin por su condicin
plstica inerte a la mayora de las reacciones qumicas, son sus cualidades ms
importantes. Su desventaja est en su baja resistencia a los impactos, lo que obliga a
la colocacin de la tubera enterrada en zanja.
El uso de tuberas PVC es relativamente reciente, pero los buenos resultados
que se han registrado en estos aos, las ha colocado entre una de las opciones ms
confiables para redes de distribucin con lneas de dimetros no mayores a los 400
mm (24). El fabricante ms conocido en Venezuela de este producto es la empresa
PAVCO C.A. que ofrecen tuberas PVC de alta calidad de hasta 16 kgf/cm2 de
presin mxima de servicio.
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2.3.3.3.2. Vlvulas
Las vlvulas son elementos que se colocan el las lneas de tubera como ayuda
importante en los procesos de operacin, mantenimiento y seguridad en los sistemas
de aduccin y distribucin de agua potable. Existen muchas clasificaciones y tipos de
vlvulas que pueden ser utilizados en los procesos de conduccin, a continuacin se
define el grupo de stos equipos necesarios en los procesos mayoritariamente de
distribucin en Venezuela:
Clasificacin de las vlvulas segn su funcin
Vlvulas de servicio
Vlvulas que tienen como objetivo permitir o interrumpir la totalidad del flujo
que pasa por la tubera. Su utilidad radica en procedimientos de mantenimiento, en
los que se requiera desmontaje de equipos o reparaciones en lneas de distribucin.
Otra funcin vital de ste tipo de vlvulas es el control del abastecimiento por medio
de vlvulas ubicadas en los sectores que componen un acueducto, permitiendo un
servicio controlado que puede ser sectorizado en momentos requeridos.
Vlvulas de regulacin
Estas vlvulas tienen como finalidad la regulacin y control de las diferentes
variables hidrulicas en un sistema de distribucin, principalmente la presin y el
caudal. Las vlvulas de regulacin poseen caractersticas especiales que las protegen
de las intensas vibraciones provocadas por la turbulencia del flujo aguas abajo como
resultado del proceso de disipacin de energa.
Vlvulas de direccin
El diseo mecnico de estas vlvulas es tal que admiten flujo en una sola
direccin. Las vlvulas de control direccional impiden el vaciado de tanques en las
Sistema Panamericano CAPITULO 2. Marco Terico
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lneas de flujo e impiden la inversin del sentido del flujo en ciertos sectores o
equipos complementarios de las aducciones.
Tipos de vlvulas utilizados en los procesos de distribucin de agua
Vlvulas de compuerta
El elemento de cierre de este tipo de vlvula es una compuerta de forma
rectangular o circular llamada disco obturador, cuyos planos extremos pueden ser
paralelos o en cua. En el proceso de apertura y cierre, la compuerta se desliza a
travs de guas, practicadas en el cuerpo de la vlvula. El elemento de cierre es un eje
de transmisin rotatorio accionado por el giro de un volante de uso manual o un
dado de operacin.
En posicin de cierre, estas vlvulas garantizan una buena estanqueidad, y en
posicin de completa apertura, unas prdidas de energa localizadas de mnima
magnitud. Su empleo en aperturas intermedias en bsqueda de control de variables
hidrulicas es ineficiente por lo que se limitan a procedimientos de servicio.
Figura 2.5. Vlvula de compuerta con volante de operacin. Fuente: [15]
Sistema Panamericano CAPITULO 2. Marco Terico
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Vlvulas de globo
Las vlvulas de globo estn caracterizadas por un elemento obturador circular,
solidario a un vstago de desplazamiento, generalmente vertical, el cual cierra contra
un asiento de igual geometra, contenido en el cuerpo de la vlvula, y perpendicular
al eje de la tubera.
Las vlvulas de globo provocan prdidas considerables de presin en el agua
circulante y permiten desplazamientos del obturador a diferentes alturas sin producir
efectos graves de cavitacin o vibraciones, lo que las hace muy tiles en procesos de
control hidrulico.
Figura 2.6. Vlvula de globo Cla-Val 100-20 serie 600. Fuente: [15]
Vlvulas Check
Este tipo de vlvula est compuesta por una compuerta giratoria accionada por
la accin dinmica del agua, un contrapeso o un resorte, que se cierra para impedir la
circulacin inversa del lquido. En los sistemas de abastecimiento se utilizan las
vlvulas check de clapeta, de resorte o de contrapeso.
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Figura 2.7. Esquema de funcionamiento de una Vlvula Check.
Fuente: [15]
2.3.3.3.3. Accesorios
Codos y curvas:
Estos accesorios permiten los cambios de direcciones y ramificaciones
necesarios en todo el recorrido de los sistemas de distribucin. Los codos y curvas
pueden encontrarse en diferentes materiales y dimetros en el mercado, con ngulos
principalmente de 11,25; 25,5; 45 y 90 si se desean prefabricados.
Confluencias y Derivaciones
Se emplean en las uniones o separaciones de lneas de igual o diferente
dimetro, para formar mallas o ramificar la red en calles o callejones. El ngulo de
derivacin es variable de acuerdo a la necesidad, pero el ms comn es el de valor de
90, accesorio llamado T.
Reducciones
Permiten la disminucin de dimetro en una tubera por razones topogrficas
o tcnicas. Pueden ser de tipo gradual o brusca.
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Conexiones Domiciliarias
Son las instalaciones de toma de agua conectadas al acueducto que permiten el
abastecimiento del servicio a una vivienda o parcela. Las tomas domiciliarias estn
compuestas por una tubera de cobre de , la abrazadera toma, el Corporation Stop
, caja Tronco-Cnica para medidor y un medidor.
Hidrantes
Son dispositivos conectados a las redes de distribucin de agua usados en la
extincin de incendios.
Anclajes
Son monolitos de concreto, de dimensiones estandarizadas, que permiten la
transmisin al terreno de las fuerzas dinmicas provocadas por el desplazamiento del
agua en el interior de la tubera.
Tanquillas
Son estructuras compuestas por concreto y cabillas de acero, que contienen las
vlvulas de regulacin y en ocasiones de servicio, para su proteccin y cmoda
manipulacin. Su tamao depende de las dimensiones de la vlvula que se va a
operar.
Bocallaves
Construidos de hierro fundido y asbesto, el bocallave permite la manipulacin
de las vlvulas de sectorizacin con dado de operacin desde la superficie de la va
sin la necesidad de fabricar tanquillas.
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- 37 -
2.3.3.4. Hidrulica del sistema
2.3.3.4.1. Ecuacin de la Continuidad
En la mecnica de fluidos, la ley de la conservacin de la masa se expresa
mediante la ecuacin de continuidad.
Se plantea un punto P de una tubera cualquiera, con una condicin de
circulacin de entrada y salida de flujo:
Figura 2.8. Nodo genrico de una tubera en una condicin de flujo permanente.
Fuente: Propia.
Considerando el fluido incompresible y la tubera un elemento inelstico:
(Ec 3)
Sustituyendo por los caudales de la figura 2.8:
031424231 =++=+ QQQQQQQQ (Ec 4)
La ecuacin de continuidad en forma general queda como:
0= nQ (Ec 5)
Donde:
nQ Caudales de entrada y salida del nodo
SalidaEntrada QQ =
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Como convencin se asumen los caudales de salida al punto como positivos y los de
entrada como negativos.
2.3.3.4.2. Conservacin de la Energa Mecnica. Ecuacin de Bernoulli
Daniel Bernoulli, en su obra Hidrodinmica (1738), expuso que suponiendo:
1.-Fluido no viscoso: Se desprecia la friccin interna entre las distintas partes del
fluido.
2.-Flujo estacionario: La velocidad del fluido en un punto es constante con el tiempo.
3.-Fluido incompresible: La densidad del fluido permanece constante con el tiempo.
4.-Flujo irrotacional: No presenta torbellinos, es decir, no hay momento angular del
fluido respecto de cualquier punto.
La energa hidrulica entre dos puntos de un fluido movindose a lo largo de un
conducto cerrado es constante y se expresa como:
cteHpvgz ==++2
2
(Ec 6)
Dividiendo entre la aceleracin de gravedad y considerando las prdidas de
energa por friccin y accesorios, en un tramo 1-2 cualquiera, la ecuacin de energa
de un fluido en estado estacionario, incompresible e irrotacional en un conducto cerrado
resulta:
hlhfpg
vz
pg
vz ++++=++
2
22
21
21
1 22 (Ec 7)
Donde:
z cota con respecto al nivel de referencia [m]
v velocidad del fluido en el punto correspondiente [m/s2]
p presin esttica medida en el punto correspondiente [N/m2]
peso especfico del fluido [N/m3]
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g aceleracin de gravedad (en la tierra g =