Diseño de Red Cerrada Para El Abastecimiento de Agua Potable

Universidad Nacional de Ingeniería Recinto Universitario Pedro Aráuz Palacios UNI-RUPAP

Facultad de Tecnología en la Construcción Hidráulica y Medio Ambiente Hidráulica 2

Diseño de Red Cerrada para el abastecimiento de agua potable.

Alumno: Br. Adery Joel Baltodano Monterrey

Maestro: Ing. Néstor Javier Lanza Mejía

Grupo: IC-31D

Fecha de Entrega: Viernes 25 de Enero del 2012

Red Cerrada-Urbanización “Ciudad Real” 2

UNI-RUPAP

INTRODUCCIÓN

Todo tipo de comunidad ya sea parte de una ciudad, municipio o vereda tiene necesidades básicas, la más importante es tener un sistema que permita el abastecimiento de agua potable la cual es necesaria para la mayoría de las labores que se desempeñan a diario, en base a esto el hombre ha venido elaborando diferentes tipos de estrategias para cumplir con este objetivo cada vez de mejor manera, buscando cubrir las demandas de agua y mejorar los estándares de calidad de vida En este proyecto se pretende poner en práctica los conocimientos adquiridos en la clase de hidráulica, en el diseño de una red de tuberías cerradas para el abastecimiento de agua potable de una urbanización llamada “Ciudad Real”, ubicada en las afueras de la capital, se calcularán los diámetros de las tuberías, las pérdidas en los tramos y al construir un sistema por gravedad se estimarán las características necesarias para el diseño del tanque como por ejemplo su altura. Se le llama sistema de distribución al conjunto de tuberías destinadas al suministro de agua a los usuarios. Para el diseño de la red de distribución es imprescindible definir la fuente de abastecimiento y la ubicación tentativa del estanque de almacenamiento. La importancia en esta determinación radica en poder asegurar a la población el suministro eficiente y continuo de agua en cantidad y presión adecuada durante todo el periodo de diseño. Las cantidades de agua estarán definidas por los consumos estimados en base a las dotaciones de agua. Sin embargo, el análisis de la red debe contemplar las condiciones más desfavorables, para las condiciones de consumo máximo horario y las estimaciones de la demanda de incendio, dependiendo de la ciudad y de la zonificación de la zona en estudio.

Red Cerrada-Urbanización “Ciudad Real” 3

UNI-RUPAP

Macrolocalización y Microlocalización A continuación se establecen los mapas respectivos para la localización de la urbanización “Ciudad Real”.

Microlocalización

Macrolocalización

Red Cerrada-Urbanización “Ciudad Real” 4

UNI-RUPAP

Justificación

Este proyecto se realiza con el fin de cubrir la necesidad básica de suministrar agua potable a la urbanización “Ciudad Real”, teniendo en cuenta los parámetros y normas

técnicas de

ENACAL para el correcto funcionamiento del sistema hidráulico. El diseño hidráulico de la red cerrada se hace por modelado de simulación en LOOP, analizando todas las características del sistema como tuberías, flujo y presiones, mostrando el comportamiento hidráulico del sistema y analizando las variantes del mismo.

Red Cerrada-Urbanización “Ciudad Real” 5

UNI-RUPAP

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL  Aplicar los conocimientos obtenidos sobre redes de distribución realizando un diseño hidráulico de red cerrada para un plano urbanístico.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS  Determinar la red de tubería más económica acorde a la normativa impuesta por ENACAL.  Determinar si el sistema de abastecimiento de agua será conducido mediante pozos, bombas hidráulicas o mediante el sistema de gravedad (tanque + torre).  Realizar un análisis hidráulico a partir del uso del programa informático LOOP, el cual permite calcular el comportamiento de una red de distribución mallada (red cerrada).

Red Cerrada-Urbanización “Ciudad Real” 6

UNI-RUPAP MARCO TEÓRICO A continuación se desarrollan los conceptos, métodos y teorías necesarias que se utilizaron en el presente trabajo para realizar el análisis hidráulico que se presenta posteriormente.

a) RED DE DISTRIBUCIÓN HIDRÁULICA. Dentro del estudio de la hidráulica de los conductos forzados o funcionando bajo presión, uno de los temas más interesantes se refiere al análisis del balance hidráulico y determinación de presiones en las redes abiertas y cerradas de tuberías. El problema adquiere mayor relevancia cuando se adicionan algunos condicionamientos como los que se refieren al costo de las tuberías y su minimización, lo cual comprende aspectos de optimización; siempre que sea posible este será la meta que buscará el ingeniero en el desempeño de sus actividades profesionales. Una red de distribución hidráulica es un sistema de elementos (tuberías, bombas, ´válvulas, tanques, etc.) que se conectan entre sí para transportar determinadas cantidades de fluido y donde las presiones nodales deben en general cumplir con el valor mínimo establecido en las normas locales. Los diferentes dispositivos como válvulas, bombas, codos, etc. caracterizan el funcionamiento del conjunto. Cada una de las tuberías tiene una longitud, diámetro y coeficiente de rugosidad característico. Las tuberías se conectan entre sí en puntos denominados nudos o nodos de unión. Los nodos de unión pueden bien ser puntos donde dos o más secciones de tubería se encuentran, o donde el caudal entra o sale de la red. No obstante de la existencia de diferentes procedimientos de cálculo y programas computacionales al presente, la mayoría se restringen al cálculo de caudales y pérdidas de carga en los tramos en redes hidráulicas, así como la determinación de cotas piezométricas y presiones disponibles en los nudos. La tendencia actual es la de utilizar métodos que permitan optimizar el costo de la redes hidráulicas, que a su vez implica la utilización de diámetros mínimos. Generalmente, al realizar el balance hidráulico y la determinación de los diámetros óptimos, éstos últimos dan resultados que no siempre se aproximan a los diámetros comerciales disponibles. Esta dificultad es superada tomando en consideración la sustitución de la tubería de diámetro no comercial de longitud “L” y diámetro no comercial “D”, por dos tuberías de diámetros comerciales, dispuestas en serie, de longitudes “L1” y “L2” y diámetros “D1” y “D2”, pero, que cumplirán la condición: L = L1 + L2.

Red Cerrada-Urbanización “Ciudad Real” 7

UNI-RUPAP b) CONDICIONES ENERGÉTICAS. La red hidráulica debe encontrase en equilibrio, esto es: debe cumplirse tanto La ley de Conservación de la Masa como la Ley de Conservación de la Energía. La ecuación de continuidad o de conservación de la masa establece que en una red de distribución hidráulica la suma algebraica de los caudales que entran y salen de un nodo determinado de la red debe ser cero. La ley de conservación de la energía establece que en todo circuito fundamental de una red, las pérdidas de energía son iguales a la energía externa que recibe el fluido. Las ecuaciones correspondientes a estas leyes son las que gobiernan el funcionamiento de la red hidráulica en estado estacionario. Al combinar dichas ecuaciones se obtiene un sistema algebraico no lineal, en el cual las incógnitas pudieran ser, por ejemplo, los caudales. Para resolver este sistema se aplican métodos iterativos, de los cuales el más común es Newton Raphson. Para una red de distribución hidráulica en condiciones de flujo permanente se estudia el nivel de presiones que se genera en el sistema y los caudales que circulan por las tuberías, así como también el diseño de las mismas. En general los problemas que deben resolverse en una red hidráulica son:   

Revisión de la capacidad hidráulica. Diseño de la conducción Cálculo de la potencia.

c) PARTES QUE CONSTAN UN SISTEMA DE AGUA POTABLE Y SUS CARACTERÍSTICAS GENERALES. Se puede establecer que un sistema de agua potable consta esencialmente de: 123456-

Fuentes de abastecimiento y obras de captación Líneas de conducción Almacenamiento Tratamiento Estación de bombeo Red de distribución

1. Fuente de abastecimiento y obras de captación: La fuente de abastecimiento debe ser básicamente permanente y suficiente, pudiendo ser superficiales o subterráneos, suministrando el agua por gravedad o bien mediante estaciones de bombeo.

Red Cerrada-Urbanización “Ciudad Real” 8

UNI-RUPAP La captación de agua debe ser en fuentes superficiales o fuentes subterráneas, dependiendo de las condiciones o disponibilidad del agua superficial (lagos, ríos, etc.) subterráneas (pozos) 2. Línea de conducción: Las aguas captadas deben ser en general conducidas al sitio de consumo para la cual se requieran de líneas de conducción estos pueden ser por gravedad o por bombeo; pueden ser a través de canales abiertos o conductores cerrados a presión dependiendo de la topografía del terreno. 3. Almacenamiento: Para satisfacer las variaciones diarias y horarias se requerirá de tanque o de almacenamiento el cual compensara los excesos de consumo. (Esta agua se almacena en los periodos de bajo consumo). 4. Tiramiento: La mayoría de las aguas seleccionadas requerirán en mayor o menor grado de algún tratamiento para cumplir con los requisitos de potabilización y en consecuencia la mayoría de los sistemas de agua potable poseen pozos de tratamiento (como mínimo cloración). 5. Estación de bombeo: La mayoría de los casos los S.A.A.P necesitan de las estaciones de bombeo para elevar o darle presión suficiente al agua para abastecer satisfactoriamente a los distintos sectores de la ciudad. 6. Red de distribución: Por último se hace necesario llevar el agua a los consumidores, para lo cual se requiere un sistema de conducción por gravedad o a presión, que tengan la capacidad necesaria para suministrar cantidades suficientes y ductos de ciertas normas estipuladas por cada zona en particular.

d) INFORMACIÓN BÁSICA REQUERIDA PARA EMPRENDER PROYECTO DE AGUA POTABLE.

UN



Estudio Demográfico: Censos de población de años anteriores.



Censo: sirve para determinar la población actual y su distribución.



Tipos de consumo/zona: Público, industrial, residencial, obrera, parque y deportes.



Planos urbanísticos: crecimiento extensiones futuras.



Servicios existentes: agua potable y alcantarillado, electricidad, correos, telégrafo, teléfonos, hospitales.

Red Cerrada-Urbanización “Ciudad Real” 9

UNI-RUPAP e) ESTUDIO DE POBLACIÓN Y CONSUMO. 1. Periodo de diseño: Es el lapso de tiempo que se estima que el S.A.A.P (en este caso va a funcionar a plena capacidad sin realizar cambios o modificaciones mayores). 2. Selección del periodo de diseño: Se selecciona considerando los siguientes factores:  Vida útil de las estructuras y aquí tomando en cuenta la antigüedad, el desgaste y el daño. (Duración física de los equipos y materias).  Facilidad o dificultad para hacer ampliaciones o adiciones a las obras existentes o planeadas, incluyendo una consideración de su localidad.  Relación anticipada del crecimiento de la población incluyendo posibles cambios en los desarrollos de la comunidad industrial y comercial. 3. Periodos de diseños recomendados en Nicaragua. En general y de acuerdo a las normas de diseño del INAA, el sistema de agua potable se diseña para un periodo de 25 años por lo que está cerca la población futura. Una vez definida la población y los consumos de diseño, se procede a definir los elementos que constituye el sistema. Elementos

PERIODOS

a) Línea de conducción (10″-12″)

25 años

b) Equipo de bombeo

10-15 años

c) Pozos

10-15 años

d) Almacenamientos

En etapas(5,10,15,25 años)

e) Red de distribución

25 años

f) Programa de conexiones domiciliares

Cada 25 años

g) Tratamiento

15-25 años

4. Estudio de Población: La cantidad de agua necesaria en un sistema de agua potable en una comunidad depende de la población y de la contribución per cápita o por lo tanto si se desea proveer con exactitud la cantidad de agua necesaria es imprescindible llevar a cabo los estudios de población.

Red Cerrada-Urbanización “Ciudad Real” 10

UNI-RUPAP 5. Fuente de Información: Existe diferentes tipos de fuentes donde se puede obtener datos sobre la población, cada una difiere de la otra. Las principales fuentes del país pueden ser: INEC (Instituto Nacional de Estadística y Censo), SNEN (Servicio Nacional de Erradicación de la Malaria), Fuentes Locales (Alcaldía, Lista de votantes, causas propias para el estudio).

f) VARIACIÓN DE CONSUMO E INFLUENCIAS DIFERENTES PARTES DEL SISTEMA.

SOBRE

LAS

En general la finalidad del S.A.A.P es la de suministrar agua a una comunidad en forma continua y con presión suficiente a fin de satisfacer razones sanitarias, sociales, económicas, proporcionando así su desarrollo. Para lograr tales objetivos es necesarios que cada una de las partes que constituyen el acueducto este satisfactoriamente adoptada al conjunto. Esto para el conocimiento cabal del funcionamiento del sistema de acuerdo a las variaciones en los consumos de agua que ocurrirán para diferentes momentos durante el periodo del diseño previsto. Los consumos de una localidad, muestran variaciones estacionales (de acuerdo a la época invierno o verano), mensuales, diaria y horarias. Estas variaciones pueden expresarse en función del consumo promedio diario. Consumo promedio diario (CPD): Es el consumo promedio de los consumos diarios durante un año de registro, esperado en , gpm. Consumo máximo diario (CDM): Como el día de máximo consumo de una serie de registro durante los 365 días de un año. Consumo máximo horario: Como la hora de máximo consumo del día de máximo consumo.

Red Cerrada-Urbanización “Ciudad Real” 11

UNI-RUPAP

CALCULOS Y RESULTADOS El proceso de cálculo para el análisis de redes cerradas por el método de Hardy-Cross ha sido muy aceptado convirtiéndose en el más utilizado, pero cabe destacar que este método es muy tedioso. Es por esto que se han creado a través de la tecnología computacional métodos que aparte de ser más eficientes son más exactos y brindan resultados mucho más rápidos que si lo hiciéramos a “mano”. A continuación hacemos uso de programas tales como Excel y LOOP para analizar la red de abastecimiento de agua potable de la Urbanización “Ciudad Real”.

Red Cerrada-Urbanización “Ciudad Real” 12

UNI-RUPAP 1. Determinación de áreas (ha) por nodo por consumo: Nodo

Domestico

Comercio

Publico

Industrial

Total

2 3 4 5 6 7 Total

7.5365 3.4173 1.3126 3.6908 3.1587 3.1490 22.2649

0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000

0.6444 0.1981 0.0000 0.0000 0.1959 0.6432 1.6816

0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000

8.1809 3.6154 1.3126 3.6908 3.3546 3.7922 23.9465

2. Determinación de los Caudales Concentrados. Para la determinación de los caudales primero se calcula el número de habitantes en dependencia de la densidad poblacional y del número de lotes:

Según las normativas de Enacal se tiene que para esa cantidad de personas la dotación será de 170 lppd. Tipo

Área Trib. Del

Nodo2

Nodo3

Nodo4

Nodo5

Nodo6

Nodo7

Q (lps) Consumo

Sector (ha)

At

Q (lps)

At

Q (lps)

At

Q(lps)

At

Q (lps)

At

Q (lps)

At

Q (lps)

Domestico

70.6759

22.2649

7.5365

23.9233

3.4173

10.8476

1.3126

4.1666

3.6908

11.7158

3.1587

10.0267

3.1490

9.9959

Comercio

0.0000

0.0000

0.0000

0.0000

0.0000

0.0000

0.0000

0.0000

0.0000

0.0000

0.0000

0.0000

0.0000

0.0000

Público

1.4135

1.6816

0.6444

0.5417

0.1981

0.1665

0.0000

0.0000

0.0000

0.0000

0.1959

0.1647

0.6432

0.5407

Industrial

0.0000

0.0000

0.0000

0.0000

0.0000

0.0000

0.0000

0.0000

0.0000

0.0000

0.0000

0.0000

0.0000

0.0000

Fuga

14.1352

23.9465

8.1809

4.8290

3.6154

2.1341

1.3126

0.7748

3.6908

2.1786

3.3546

1.9802

3.7922

2.2385

Total

86.2246

29.2940

13.1482

4.9414

13.8944

12.1716

12.7751

Red Cerrada-Urbanización “Ciudad Real” 13

UNI-RUPAP 3. Distribución de tuberías y determinación del sistema de la red (malla): Ya habiendo calculado los caudales concentrados se procede a determinar los diámetros que se propondrán para comenzar el análisis: Tramo

Q (lps)

Vlimite (m/s)

Dcal (pulg.)

Dp(Pulg.)

Vt (m/s)

1-2 2-3 3-4 4-5 6-5 3-6 2-7 7-6

86.2246 28.4653 7.65855 2.71715 11.17715 7.65855 28.4653 15.6902

1.8032 0.9781 0.6808 0.6102 0.7311 0.6808 0.9781 0.7956

9.7067 7.5727 4.7079 2.9620 5.4885 4.7079 7.5727 6.2338

10 8 5 3 6 5 8 6

1.7017 0.8778 0.6046 0.5958 0.6127 0.6046 0.8778 0.8601

Caudales Propuestos Previos al Análisis en LOOP.

Red Cerrada-Urbanización “Ciudad Real” 14

UNI-RUPAP ANÁLISIS DE LA RED PARA LA DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE A TRAVÉS DE LOOP

CASO I: BOMBA-RED-TANQUE 1. Inserción de Datos: A continuación se especifican los datos necesarios para el análisis correspondiente.

Características Geométricas de la Red: Longitud, Diámetro y Constante de Hazen Williams.

Colocación de los nodos, elevaciones y caudales concentrados.

Red Cerrada-Urbanización “Ciudad Real” 15

UNI-RUPAP Las elevaciones de la ventana anterior han sido extraídas del plano topográfico que se muestra:

Nodo Principal: No. 1, con una elevación de 241 m.

Red Cerrada-Urbanización “Ciudad Real” 16

UNI-RUPAP 2. Primera Corrida del Programa: Determinación de los caudales, velocidades y pérdidas por km en cada tubería.

Determinación de Presiones: En esta ventana se puede observar que la presión mínima corresponde al nodo No.5 con -19.66 m lo cual está muy por debajo de la presión expuesta en la normativa que es de 14 m.

En este nodo crítico, el nodo No. 5, no hay la presión suficiente para abastecer a las personas que pertenecen a ese sector. Es por esto que consideramos necesario el acople de un tanque en este punto.

Red Cerrada-Urbanización “Ciudad Real” 17

UNI-RUPAP 3. Modificación de Datos: En esta ventana hemos modificado el número de tuberías a 9 y el número de nodos a 8 debido a la incorporación del tanque a la red. Se modificó el Peak Factor a un valor de 2.5 para asegurar el abastecimiento del agua en los momentos de máxima demanda.

Aquí se ha agregado la tubería No. 9 y la longitud y el diámetro de esta han sido propuestos.

En esta ventana se ha colocado el valor de 1.5 en Fix para el nodo No. 1, esto con el fin de que el caudal de salida de la bomba sea multiplicado por este valor.

Red Cerrada-Urbanización “Ciudad Real” 18

UNI-RUPAP La elevación del nodo No. 8 (Tanque) fue determinado a partir de las curvas de nivel, buscando un lugar cercano al nodo No. 5 para disminuir la longitud de tubería y lo suficientemente alto para disminuir la altura de la torre.

Ahora el nodo principal pasará a ser el nodo No. 8 (Tanque)

Red Cerrada-Urbanización “Ciudad Real” 19

UNI-RUPAP 4. Segunda Corrida del Programa : Se puede apreciar una pérdida por km en la tubería No. 5 muy elevada, las velocidades de flujo en las tuberías No.9, No.1, No.3, No.5 y No. 6 no cumplen con las velocidades permisibles. Por lo tanto modificaremos el diámetro de dichas tuberías para cumplir con la normativa.

En esta ventana se muestra que las presiones en las tuberías se encuentran por debajo de lo que indica la normativa y ahora el nodo crítico es el nodo No. 6.

5. Modificación de diámetros en las tuberías 9, 1, 3, 5 y 6 3ra. Corrida del Programa: Resultados de velocidades y pérdidas una vez modificados los diámetros correspondientes.

Red Cerrada-Urbanización “Ciudad Real” 20

UNI-RUPAP La presión en el nodo crítico es de 0.13 m.

Para la determinación de la altura de la torre del tanque se realizan los siguientes cálculos:

6. Modificación de la Elevación de la torre y 4ta. Corrida del Programa. Una vez modificada la elevación total de la torre se aprecia que las presiones se encuentran en el rango establecido por la normativa que es entre 14m y 50m.

Red Cerrada-Urbanización “Ciudad Real” 21

UNI-RUPAP La Potencia de la bomba se calcula en base a la presión del Nodo No. 1:

Esquema Representativo del Sistema Bomba-Red-Tanque

ALTURA DE LA TORRE

Red Cerrada-Urbanización “Ciudad Real” 22

UNI-RUPAP

CASO II: BOMBA-RED-TANQUE+INCENDIO Según la dotación que ENACAL ha impuesto se tiene que el caudal de incendio establecido es de 63 lps para el caso de esta urbanización que cuenta con 35920 habitantes. Por lo tanto Agregamos este caudal en el punto crítico del sistema. 1. Inserción de Datos. A continuación se le suma la cantidad de 63 lps al caudal que sale del nodo crítico (No.6). Es decir, pasa de un caudal de -12.1716 lps a un caudal de -75.1716 lps.

2. Primera Corrida del Programa. Si se hace una comparación de las velocidades y las pérdidas por km con el caso Bomba-RedTanque, se puede apreciar que la velocidad de las tuberías 3, 4, 5, 6 y 9 aumentaron por la mayor demanda de agua que hay en el punto 6 y las velocidades de los puntos más alejados a este han disminuido. Esta red está diseñada para el caso ideal en el que no suceden los incendios. Pero en el caso de suceder uno se tendría que aumentar la potencia de la bomba o tener un tanque con la altura necesaria para que el agua pueda llegar al punto crítico sin afectar los puntos más alejados.

Red Cerrada-Urbanización “Ciudad Real” 23

UNI-RUPAP Todas las presiones disminuyeron por el aumento del caudal en el punto crítico. Las presiones no se encuentran en el rango estableció por la normativa. Esto quiere decir que el momento en que se produzca un incendio la calidad del servicio disminuirá para toda la urbanización.

Red Cerrada-Urbanización “Ciudad Real” 24

UNI-RUPAP

CASO III: BOMBA PARADA 1. Inserción de Datos: Se modifica el caudal que pasa por la tubería No. 1. Este se hace igual a cero.

2. Primera Corrida del Programa: Cuando el caudal que sale de la bomba se hace igual a cero la única fuente de alimentación se vuelve el tanque, esto hace que las velocidades de flujo cercanos al punto de acople del tanque aumenten y los flujos en el sistemas solo se muevan por gravedad. Cabe destacar que el aumento de las pérdidas indica que habría que modificar el tamaño de las tuberías en la red.

Red Cerrada-Urbanización “Ciudad Real” 25

UNI-RUPAP Este sistema requiere que el tanque este en una zona muy elevada o que la torre del tanque tenga una elevación muy alta para poder cumplir con las especificaciones de la normativa.

Red Cerrada-Urbanización “Ciudad Real” 26

UNI-RUPAP

CASO IV: BOMBA PARADA+INCENDIO 1. Inserción de datos: El flujo que pasa por la tubería No. 1 se hace igual a cero y el caudal en el punto crítico (No. 6) se aumenta en 63 lps.

2. Primera Corrida del Programa: Ahora la única fuente de alimentación es el tanque, por lo tanto las velocidades de flujo cerca del punto de acople del tanque aumentan y las más lejanas disminuyen. Igual que en el caso anterior para poder cumplir con las necesidades del momento habría que cambiar el tamaño de las tuberías para poder disminuir las pérdidas por kilómetros tan elevadas que se producen.

Red Cerrada-Urbanización “Ciudad Real” 27

UNI-RUPAP Las presiones que se generan indican que el tanque por sí solo no es capaz de suplir con un incendio, por lo tanto es necesario colocarlo en una cota más elevada o aumentar el tamaño de la torre.

Red Cerrada-Urbanización “Ciudad Real” 28

UNI-RUPAP

CASO V: SIN CONSUMO EN LA RED 1. Inserción de Datos: Dado que en la red no hay consumo, se tiene que cada caudal concentrado es igual a cero.

2. Primera Corrida del Programa: Debido a la falta de consumo en la red el caudal que impulsa la bomba es lo suficientemente grande como para generar caudales muy altos en las tuberías y generar grandes pérdidas en las mismas.

Red Cerrada-Urbanización “Ciudad Real” 29

UNI-RUPAP Ahora las presiones son lo suficientemente altas para crear colapsos en las tuberías por lo que se tendría que variar el diámetro de las mismas. Es importante señalar que la bomba es lo suficiente potente como para hacer subir el agua hasta el tanque. Esto se puede confirmar fácilmente observando que la presión en la bomba es más alta que la del tanque.

Red Cerrada-Urbanización “Ciudad Real” 30

UNI-RUPAP

CONCLUSIONES Los cálculos y análisis anteriores han permitido concluir lo siguiente:

 En el caso I, se ha diseñado en función de los diámetros propuestos y las longitudes determinadas. El diseño consiste en una red cerrada en donde los caudales de entrada al sistema provienen de una bomba (Nodo No. 1) cuya potencia es igual a 54.25 C.V. y un tanque (Nodo No. 8) ubicado en la cota 259m y la altura de la torre igual a 10.87m. Todas estas condiciones ayudan a que el sistema cumpla con las normativas manteniendo presiones entre 14m y 50m.  En el caso II, al modificarse uno de los caudales concentrados, cambian las condiciones del sistema, la red al no estar diseñada para tales situaciones de consumo tiende a disminuir presiones y velocidades en la red y suministrar un servicio de mala calidad. Todo esto se puede mejorar cambiando el tanque a un punto mucho más elevado o aumentando la altura de la torre. También se consideraría el aumento en la potencia de la bomba.  Para el caso III, las condiciones del sistema se vuelven mucho más críticas, el tanque tiene ahora la misión de suministrar el agua a toda la red. El sistema está diseñado para que la bomba suministre a los puntos más alejados al tanque. Igual que en el caso anterior se tiene la necesidad de suministrar otro caudal de entrada para poder cumplir con las necesidades de la red o en su defecto convertir el sistema en Red-Tanque de tal manera que este pueda suplir las necesidades del sistema.  Caso IV, ahora las condiciones de la red se han vuelo mucho más críticas ya que el tanque tiene que suplir las necesidades de la red y el consumo debido al incendio en este momento. Esta red no está diseñada para tal situación de consumo y una solución podría ser dirigir todo el caudal del tanque hacia el punto afectado eliminando los caudales concentrados.  Caso V, bajo esta condición el caudal fluye por toda la red produciendo un ascenso de agua de la red hacia el tanque. Cabe mencionar que las presiones del sistema se han elevado lo que podría traer un colapso de las tuberías y esto es lógico si se tiene en cuenta que los tamaños de las tuberías no están diseñadas para soportar esas cantidades de flujo.

Red Cerrada-Urbanización “Ciudad Real” 31

UNI-RUPAP

ANEXOS Tabla 1

Tabla 2

Tabla 3

Red Cerrada-Urbanización “Ciudad Real” 32

UNI-RUPAP Tabla 4 Las velocidades limites (m/s) cuando los gastos Q(l/s) tienen datos. TUBERÍA Acero

2 - 100 1.0 – 1.3

100 - 500 1.3 – 1.5

500 - 3000 1.5 – 1.7

C 120

Hierro fundido

1.1 – 1.5

1.5 – 1.8

1.8 – 2.5

130

Asbesto cemento

1.1 – 1.7

1.7 – 3.1

-

120

PVC

1.0 – 2.0

2.0 – 3.5

-

150