Para realizar el diseño hidráulico se debe tenér los siguientes criterios en el trazo de la red matriz y ciertas consideraciones de diseño que se deben tener en cuenta:
C onsideraciones dei trazo de la red
El trazo de la red se realiza considerando que la tubería matriz pasa por los puntos desde los cuales se pueden abastecer próporcionalmente a las diferentes manzanas, fundamentales en donde se prestan servicio prioritarios, cada manzana queda en. circuito que las alimentan.
C onsideraciones de diseño
En el plano se realiza el trazado por donde va a pasar la red matriz del agua. Se hallan las áreas de influencia para cada tramo de la red matriz.
Luego se calculan los caudales de consumo para cada tramo.
- Hallamos los caudales de reparto o salida para cada tramo teniendo en consideración las cotas del terreno.
Haciendo ingresar el caudal de diseño, se reparte entre todos los circuitos. Según los caudales de la matriz elegimos los diámetros y luego procedemos a verificar que cumplan con las consideraciones de presiones mínimas y máximas que recomienda el RNC;,el procedimiento empleado es una hoja de calculo aplicado el método de Hardy Cross y haciendo uso de la formula de
Capítulo 8 Diseño H id ráu lico de la Red de D istribución
Hazen y W illiam s, también puede utilizarse software actualizados como el EPANET y WATERCAD. Estas aplicaciones de los programas se indican en los capítulos finales.
8.8.1 C á lc u lo d e l c a u d a l en m a rc h a (Q m )
Para dimensionar la red matriz es necesario determinar el caudal de en marcha o caudal de distribución que pasa por los tramos de una malla. También es llamado caudal de salida o de reserva. Este gasto se determina aplicando diferentes métodos según los datos que se tienen de la localidad, los métodos son:
a) El área de influencia ■
b) El uso de los lotes o longitud equivalente c) La longitud alimentada,
a) M étodo de las áreas
Es un método aproximado que considera las áreas de influencia y las áreas a proyectar para determinar el gasto o consumo medio según la zona que abarca cada tramo, por medio de un caudal unitario.
Gasto en m archa y caudal unitario
Es el gasto o caudal de reserva según el nudo de influencia que se determina por medio de un gasto unitario y del área de influencia que comprende una parte míníma de la población. También se reparte de acuerdo a las características de uso del agua y a la magnitud física de cada área comprendida. El caudal en marcha y caudal unitario se indica en las siguientes ecuaciones:
Qm = qu * Ap y q u = Qmh/At Donde:
Q m = Caudal en marcha o gasto de reserva (l/s) q u = Caudal unitario ( l/s/he)
At = Area total de influencia (he) Ap = Area parcial de influencia Qmh = Caudal máximo horario
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Sistemas de A bastecim iento de A gua Ricardo Narváez
Cuando el caudal unitario Se indidá en "función del tip o 'd e la vivienda, se considera las siguientes unidades para los caudales:
Q (l/s/lote) 1 - para zona donde el reparto del Q se hacé por lote Q (I/s/ml) ‘ para la zona donde se reparte el Q no sé hace -
por lote
Q (l/s/ha) caso de parques.
El área de influencia se determinara trazando la mediatriz de cada tramo y dividiendo el área en figuras conocidas para luego ser calculadas con ayuda
Ejem plo de aplicación
Calcular los gastos en los tramos que forman la malla que se muestra en la figura 8.4, sabiendo que el caudal máximo horario es de 180 l/s, las áreas parciales se dan en el cuadro. A B C --- E D G H I
Figura 8.4 Esquema hidráulico de la red matriz
Capítulo 8 Diseño H id ráu lico de la Red de D istribución
Solución:
1. Calculo del área total de la zona a proyectar At = XAparciales = .132.00' he 2. Caudal unitario: qu =1.3636 '% °/\\\-
3. calculo del caudal en marcha o de reserv?: . ■_ Qm = qu * Ap
Con las áreas que se muestran ep el esquema hidráulico de .la red matriz se construye el siguiente cuadro:
TRAMO AREA (ha) Qm (l/s) AB 14.3258' 19.535 AD 10.2589 13.989 DG 12.4506 .16.978 DE 7.2581 9.897 GH 12.2036 16.641 EH 7.2410 9.874 EF 8/2905 11.305 BE 6.4597 8.808 BC 13.2560 18.076 CF 10.5890 14.439 Fl 13.2458 18.062 Hl 16.4256 22.398 X 132.00 180.00 Qmh= 180.00 Lt/seg qu = 1.3636 Lt/seg/ha
Luego se indican los caudales de reserva o de salida según el área de influencia, la topografía y de acuerdo a la experiencia del proyectista:
Sistemas de Abastecim ie'nto'de A g u a R icardo Narváez
P ro b le m a p ro p u e s to
Utilizando el esquema hidráulico del problema anterior-y con ios datos' de la tabla siguiente, calcular el caudal en marcha en los tramos para un caudal máximo horario de 124 l/s. TRAMO AREA Qm (ha) (l/s) AB 24.10, Ib . « U BC 17.48 n \ i ? - CD 8.32 ■"* ' V i DE 6.36 EF 7.94 EH 16.48 AF 14.18 EB 15.70 FC 20.70 DI 11.93 Hl 14.14 GH 18.56 I i •• í"„ g t I t i Qmh= n i qu =
ípj
b) Método de la lo n g itu d equivalente
Es un método aproximado que considera el consumo del agua según el uso de los lotes (factor de consumo K) para una longitud de distribución, de acuerdo a un caudal unitario.
Gasto en m archa equivalente y caudal unitario equivalente
Es gasto en marcha equivalente o caudal de distribución que se determina de acuerdo al uso del lote por medio de una longitud equivalente de distribución esta en función de un caudal unitario equivalente. El caudal en marcha equivalente y caudal unitario equivalente se indica en las siguientes ecuaciones:
Qme= que Lep y que = Qmh / £ L E
Donde:
Qme = caudal en marcha o caudal de distribución ( L/s) que = caudal unitario equivalente (l/s/ml) -
Qmh = caudal máximo horario (l/s)
][LE = sumatoria de todas las longitudes equivalentes que corresponden al tramo en estudio (m):
' IL E = LE1+LE2+... ,.+LEn
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Long itu d de iá tubería équivalente (LE)
Es la longitud de la tubería real expresado en función del consumo de la población se considera para vivienda popular, residencial, industrial, etc.
Donde:
LE = L r K
LE = Longitud equivalente (m) Lr = longitud del tramo real
• . I K = factor de uso (cuadro (8,3)
Casos prácticos:
a) Para un frente de un servicio: LE = Lr K
b) Para dos frentes de un servicio cada uno, con un solo uso:
Figura 8.6 Esquema
de dos frentes para un servicio cada uno (un solo uso)
2 £ L E ,2 - L / 2 (K i + K 2) c) Para dos frentes de un servicio cada uno, con más de un tipo de uso:
Lr 12
Figura 8.7 Esquema de dos frentes Ka
para un servicio cada uno con mas de Kc
un tipo de uso
K'b
Sistemas de Abastecim iento de A g u a R icardo Narváez
La ecuación para una determinar longitud equivalente; para este caso es:
LE = Lra K a + K c )' + Lrb Kb + Kc)
L ra Lrb Lrc
LE = K a --- + K b --- + K c ---
2 2 2
Los factores de consumo (K), para diferentes usos,de los lotes se presentan en cuadro 8.3.
CUADRO 8.3