Diseño de Redes

Universidad Central del Ecuador Facultad de Ingeniería, Ciencias Físicas y Matemática Carrera de Ingeniería Civil Agua Potable Ing. Rosero José A. TRABAJO GRUPAL TEMA: DISTRIBUCIÓN CON RED CERRADA NOMBRE: Cevallos Escalante Andrés Sánchez Diego Soliz Velásquez Bryan CURSO: Sexto

PARALELO: 2

FECHA DE ENTREGA: 2017-02-12 SEMESTRE LECTIVO: Octubre 2016 – Febrero 2017

Contenido 1.

INTRODUCCIÓN........................................................................................ 3

2.

DESARROLLO........................................................................................... 4 2.1.

SISTEMA DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN.............................................4

2.2.

CONFIGURACIÓN HIDRÁULICA DEL SISTEMA......................................5

2.2.1. 2.3.

ESPECIFICACIONES DE DISEÑO..........................................................6

2.3.1.

Periodo de diseño........................................................................6

2.3.2.

Caudal de diseño.........................................................................6

2.3.3.

Diámetros mínimos.....................................................................6

2.3.4.

Velocidad de diseño.....................................................................6

2.3.5.

Profundidad de las tuberías.........................................................7

2.3.6.

Pendiente de la tubería...............................................................7

2.4.

CALCULO HIDRÁULICO DE LA RED EN MALLA....................................7

2.4.1. 3.

REDES CERRADAS.......................................................................5

Distribución de los Caudales.......................................................7

APLICACIÓN MÉTODO HARDY CROSS (CALCULOS)...................................9 3.1.

Determinación del Caudal.................................................................9

3.2.

Determinación de Caudales en los Nodos........................................11

3.3.

Hardy Cross..................................................................................... 13

4.

CONCLUSIONES...................................................................................... 17

5.

RECOMENDACIONES.............................................................................. 17

6.

BIBLIOGRAFÍA......................................................................................... 18

1.

RED ABIERTA.......................................................................................... 19 1.1.

RED DE DISTRIBUCION CERRADA....................................................20

1.1.1.

METODO DE LAS ÁREAS:...........................................................21

1.1.2.

METODO DE REPARTICIÓN MEDIA:.............................................24

1.2.

CONCLUSIONES:.............................................................................. 28

1.3.

BIBLIOGRAFÍA:................................................................................. 29

1. RED CERRADA: 2. INTRODUCCIÓN El abastecimiento de agua potable en el DMQ se realiza mediante algunos sistemas integrados que surten del servicio a la ciudad, a las parroquias suburbanas y rurales, los cuales se complementan con sistemas independientes en estas últimas. El caudal seguro de agua disponible en las fuentes actualmente aprovechadas en el DMQ es de unos 8,6 m3/s, provenientes de cuencas con ciclos hidrológicos suplementarios. Para su tratamiento existe una capacidad instalada de 8,5 m3/s (considerando pozos y vertientes), de los cuales en la actualidad se producen 7,3 m3/s. La cobertura promedio del servicio de agua potable y alcantarillado en el Distrito Metropolitano de Quito se estima en la actualidad en 98.50% y 92.27% respectivamente. El sistema de distribución de la ciudad de Quito está conformado por más de 7.128 km. de tuberías con diámetros que van desde 2” hasta 30”. Existen 198 tanques de distribución en ciudad y 238 tanques de distribución en parroquias rurales, dando un total de 436 en todo el DMQ que conjuntamente abastecen a las diferentes zonas de presión. Adicionalmente, existen 31 estaciones de bombeo que abastecen a los tanques más altos del sistema. En este sistema de distribución, el agua puede alcanzar cualquier punto de la red como mínimo por dos caminos diferentes, consiguiéndose una garantía en el servicio considerable, la rotura de una tubería sólo afecta, mediante el cierre de válvulas oportunas, a una pequeña parte de la red, un tramo, además se obtiene un reparto de presiones más uniforme. Existen diferentes métodos para su cálculo, entre ellos el que se dispondrá en el presente informe, HARDY CROSS, el cual es el procedimiento más utilizado para determinar los caudales circulantes en una red reticulada cuyos diámetros son conocidos, es necesario partir de diámetros supuestos y comprobar posteriormente los caudales y presiones de servicio. Fue desarrollado por Cross en 1935.

3. DESARROLLO 3.1.

SISTEMA DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN

El sistema de un acueducto está constituido por diversos subsistemas (bocatomas, bombeos, plantas de purificación, tanques de almacenamiento, aducciones y conducciones), el último de los cuales es la "red de distribución". Ésta se define como el conjunto de tuberías cuya función es suministrar el agua potable a los consumidores de la localidad en condiciones de cantidad y calidad aceptables. La unión entre el tanque de almacenamiento y la red de distribución se hace mediante una conducción denominada "línea matriz", la cual transporta el agua al punto o a los puntos de entrada a la red, tales como trazado, caudal y presiones de servicio. La red de distribución puede estar conformada por los siguientes tipos de tuberías, según su función y su diámetro:  Red principal o matriz



Es el conjunto de tuberías con diámetros nominal mayor o igual a 12" (300mm). Es la red encargada de distribuir el agua en las diferentes zonas de la población y sobre ella se deben garantizar los caudales y presiones, según la norma exigida. No debe realizarse ninguna conexión domiciliaria a partir de la red matriz. Red secundaria



Se clasifica como red secundaria al conjunto de tuberías con diámetros menores de 12" (300 mm) hasta los mayores o iguales a 4" (100 mm). Se abastecen de las tuberías principales y alimentan las redes terciarias o menores. No deben realizar ninguna conexión domiciliaria, salvo el caso de grandes consumidores con conexiones superiores a 3" (75 mm). Red terciaria o menor La red terciaria es alimentada por la red secundaria y es la encargada de realizar las conexiones domiciliarias. Sus diámetros son menores o iguales a 3" (75 mm) y el diámetro mínimo depende del uso del agua (comercial, industrial o 1 institucional), pero nunca deberá ser menor de 12 .



Conexión domiciliaria Es la conexión que de la red menor se hace a cada predio. Su diámetro se encuentra entre 1/2" (12.5 mm) hasta 3" (75 mm), dependiendo del tipo de usuario.

Figura 1.- Distribución de red. Fuente: Google imágenes.

El material de las tuberías utilizadas y los diámetros comerciales dependen de las casas fabricantes, por lo cual hay que consultar los catálogos respectivos. El diámetro empleado en todo cálculo hidráulico deberá corresponder al diámetro interno real.

3.2.

CONFIGURACIÓN HIDRÁULICA DEL SISTEMA

3.2.1. REDES CERRADAS Una red cerrada de tuberías es aquella en la cual los conductos o tuberías que la componen se ramifican sucesivamente, conformando circuitos o anillos cerrados. Un circuito es cualquier trayectoria cerrada que puede recorrer una partícula fluida, partiendo desde un punto o nudo de la red, fluyendo por distintos tramos, hasta llegar al punto de partida. Las redes urbanas de distribución de agua forman ramificaciones sucesivas de tuberías, siguiendo el trazado de las calles y vías de acceso, conformando circuitos o anillos cerrados, de manera que el agua, en un nudo de la red, puede venir por dos o más direcciones distintas, lo cual presenta la ventaja de no interrumpirse el suministro en los eventos de reparación o de mantenimiento. El análisis de una red cerrada de tuberías conduce al planteamiento de un sistema de ecuaciones no lineales, de solución muy laboriosa, que solamente es posible resolver por métodos de aproximaciones sucesivas. Para el análisis de una red cerrada es importante establecer primeramente los nodos concentrados para lo cual se emplea un método de interpolación gráfico, como lo son los polígonos de Thiessen, el cual consiste en delimitar áreas de influencia, a partir de un conjunto de puntos. El tamaño y la configuración de los polígonos dependen de la distribución de los puntos originales. Una limitante que tiene el método es que no se puede estimar el error asociado, pues el valor para cada polígono se obtiene a partir de un solo punto. Se recomienda la utilización de redes cerradas debido a la redistribución de presiones y caudales en la zona, velocidades menores y mayor flexibilidad en la operación y mantenimiento del sistema, ante la posible rotura de alguna de sus tuberías, se logrará afectar a menor cantidad de usuarios, al establecerse rutas alternas al flujo a través de las mallas que conforman a la red:

Figura 2.- Red mallada con eventual rotura. Fuente: google imágenes.

En zonas rurales es conveniente el trazado de redes abiertas por razones físicas y económicas. Las tuberías matrices son por lo general longitudinales o abiertas y solo en sistemas grandes se forman redes cerradas.

3.3.

ESPECIFICACIONES DE DISEÑO

3.3.1. Periodo de diseño Depende de las siguientes características: tamaño de la población, capacidad económica del municipio, renovación y ampliación. Para las redes de mayor tamaño se debe cumplir con la presión y caudal adecuado para un periodo mayor que para una red menor, hay que tomar en cuenta los periodos de diseño ya que de estos depende el cambio o refuerzo de la red que implica inconvenientes técnicos y administrativos al sistema. El crecimiento de la red debe tener un plan de desarrollo de la comunidad para realizarse un planeamiento por etapas, el periodo de expansión en cada etapa es de 10 años o menos. El periodo de diseño recomendado para diferentes tipos de redes. Red matriz o principal Red secundaria Red terciaria Entre 20 y 30 años Entre 15 y 25 años Entre 15 y 20 3.3.2. Caudal de diseño Corresponde al caudal máximo horario aplicando los factores de mayoración Para población urbana →QMH +Qi Para población rural →QMD

De donde el caudal de incendios se determina con el número de hidrantes y su caudal unitario establecido. 3.3.3. Diámetros mínimos Los diámetros de la tubería se deben definir según el tipo de red (matriz, secundaria y terciaria). Para elegir los diámetros mínimos contamos con una tabla de la norma RAS colombiana.

Diámetros mínimos en la red de distribución (López 1997 pg 302).

3.3.4. Velocidad de diseño Se debe diseñar con velocidades que estén en el rango de 0,3 y 4,5 (m/s). Para zonas rurales se puede diseñar con velocidades entre 0,4 y 2,5 (m/s) (López 1997 pg. 303). 3.3.5. Profundidad de las tuberías La profundidad máxima de la tubería en la red de distribución es 1.5 m hasta la cota externa superior de la tubería La profundidad mínima de la tubería en la red de distribución debe ser 1 m medido desde la rasante hasta la cota externa superior de la tubería Se puede reducir hasta 0.6 m teniendo encuentra el tráfico vehicular. 3.3.6. Pendiente de la tubería La pendiente mínima recomendable es:  0,04% cuando el aire se desplaza en la misma dirección del agua.  0,1% cuando el aire se desplaza en dirección contraria.

3.4.

CALCULO HIDRÁULICO DE LA RED EN MALLA.

En el caso de mallas cerradas, el equilibrio hidráulico de la red puede hacerse por cualquier método que permita el cierre o diferencia de presiones entre la entrada y la salida de la malla menor a 0,1 mca. Los métodos tradicionales de cálculo manual son Hardy-Cross y longitudes equivalentes. A la fecha, existen varios programas comerciales que permiten la modelación y optimización de redes combinadas (abiertas y cerradas) como los siguientes:  WaterCAD.  Epanet.  Cybernet y Redes, etc. 3.4.1. Distribución de los Caudales. Antes de iniciar la modelación de la red de distribución, es necesario determinar la demanda en cada uno de los nodos de la red mediante una distribución espacial del caudal de diseño. A continuación, se presentan dos metodologías que pueden ser útiles para este fin. 1. Método de Hardy-Cross Este método de cálculo, también llamado método de relajamiento o de pruebas y errores controlados, supone que han seleccionado previamente los caudales iniciales y los diámetros en los diferentes tramos de la red. Por medio de un proceso iterativo, se corrigen los caudales de tal manera que el cierre de la malla (diferencia de presiones

entre un ramal y otro de la red cerrada) no exceda un valor límite, que según la norma deber ser menor a 0,1 mca y se obtiene para las condiciones anteriores la presión en cada uno de los nodos de las mallas. Si la red mostrada en la siguiente figura se encuentra en funcionamiento, la pérdida de carga a través de los nodos 1, 2, 3, 4 y 5 serán exactamente igual a la perdida de carga ocurrida entre los nodos 1, 6, 7, 8 y 5. Como inicialmente no se conocen los caudales reales, al suponer unos iniciales esta diferencia de presiones será mayor que la aceptable y será necesario ajustar la hipótesis inicial de caudales. Se observa también en la figura que a las pérdidas de carga se les asigna un signo de acuerdo con una convención que ha de respetarse a lo largo del proceso iterativo.

Figura 3.- Funcionamiento de una malla. Fuente: Google imagenes.

Si se tiene una red contigua a la anterior, existirá por lo menos un tramo en común, el cual tendrá una doble corrección de caudales debido al hecho de que pertenece a las dos redes. La ecuación básica de este método es la ecuación de Hazen-Williams: 2.63 0.54 Q=0.2785 ×C × D ×J En donde: Q = Caudal del Tramo (m3/s). C = Coeficiente de rugosidad del material de la tubería. D = Diámetro de la Tubería (m). J = Pérdida de carga unitaria en el tramo (pendiente hidráulica = H/L). H = Pérdida de carga total en el tramo (m). L = Longitud del tramo (m). La pérdida de carga unitaria (pendiente hidráulica) J será: 1 Q 0.54 J= 0.2785× C × D2.63

(

)

En donde los siguientes términos son constantes: 1 n= =1.85 0.54

(

k=

1 0.2786 ×C × D2.63

)

1 0.54

la ecuación de J queda así: H J =k × Qn= L La pérdida de carga total quedara así: n H=k × L× Q

4. APLICACIÓN MÉTODO HARDY CROSS (CALCULOS) Para la aplicación del método de Hardy Cross se ha seleccionado un barrio de la zona central de la ciudad de Quito, dicha zona se la indica a continuación:

Figura 4.- Zona de aplicación. Fuente: AUTORES.

Como datos iniciales se ha establecido los siguientes: Población del Sector: 4650 habitantes Dotación Bruta: 180 l/s

4.1.

Determinación del Caudal

Entonces primero se empezará el cálculo del caudal de distribución que se tendrá en la red: 2. Calculo caudales 2.1 Periodo de Diseño Población de Diseño 4650

Pdiseño 2.2 Perdidas (%P)

%P 15-20

sin incremento

Clima > 28 °C 20°C 28°C > 20°C

%P usar

20

10-15

20-30

año s

2.3. Dotación Neta (DN) DN

180

l/hab/dia

2.4. Dotación Bruta (DB) DB: DN: %P: DB

225

Dotación bruta Dotación neta Porcentaje de pérdidas l/hab/dia

2.5. Caudal Medio Diario (Qmd)

P∗Db Qmd= 86400

Qmd

Qmd:

Caudal medio diario

P Db 86400

Población futura Dotación bruta Transformación de unidades

12,1

l/s

2.6. Caudal Máximo Diario (QMD)

QMD=Qmd∗kMD

QMD:

Caudal máximo diario

Qmd:

Caudal medio diario Coeficiente de variación de consumo máximo diario 1,3 ----1,5

kMD kMD kMDUSAR QMD

1,3 15,7

l/s

2.7. Caudal Máximo Horario (QMH)

QMH =Qmd∗kMH

QMH:

Caudal máximo horario

Qmd:

Caudal medio diario Coeficiente de variación de consumo máximo horario 2 ----2,3

kMH kMD kMHUSAR QMH

2,1 25,4

2.8. Distribución (unitario)

l/s

QDISTR .=QMH +Qi

Q DISTR:

Caudal de Distribución

QMH Qi

Caudal máximo horario Caudal contra incendios

# incendios simultáneos 1 QDISTR. QDISTR.

4.2.

35,43 35,00

Qi (l/s) 10 l/s l/s

Determinación de Caudales en los Nodos

Para el efecto de los caudales en los nodos se ha dispuesto de la siguiente configuración de la red:

Figura 5.- ubicación de los nodos. Fuente: Autores.

Para la determinación de los caudales que se requiere en cada nodo se a decidió ocupar el método de densidad poblacional, y más específicamente se determinara con un submétodo de las familias, que como su nombre lo indica se requiere como dato el número de familias a partir de un área para determinar los caudales. Entonces el caudal unitario se lo determinara a partir de la siguiente expresión: qu=

QMH +Qi Nf

Donde:  Qu: caudal unitario y, Nf: Número de familias. Por otro lado, el caudal en el nodo se lo obtiene a partir de: Qn=qu∗Nfn Donde:

 Nfn: Número de familias en el nodo. Para nuestra aplicación entonces tenemos que:

MÉTODO NÚMERO DE FAMILIAS NUDO CAUDAL CADA NUDO

2 3 4 5 6 7 8

QMH l/s/d

35

Nf total

960

qu l/s/fam

Nf nudo

0,036

117 135 142 164 134 140 128

Qn l/s 4 5 5 6 5 5 5

Una vez obtenido los caudales unitarios se procede al cálculo de los diámetros que tendrán las tuberías de dicho circuito. El diámetro se lo calcula a parir de la siguiente expresión: Diametro=1.53 √ Q

TRAMO

CAUDAL CADA TRAMO

1-2 7-8 8-3 6-5 5-4 1-7 7-6 8-5 2-3 3-4

Q l/s 21 6 2 2 2 20 8 3 16 8

Diámetro pulg 7,011 3,748 2,164 2,164 2,164 6,842 4,327 2,650 6,120 4,327

mm 178,088 95,192 54,959 54,959 54,959 173,796 109,918 67,311 155,448 109,918

L

mm 192 104,6 86 76 86 192 154 86 193 113

m 447,54 238,1 213,21 234,39 222,3 204,77 216,61 219,87 198,86 222,34

Los diámetros establecidos escogidos no serán los diámetros calculados sino los diámetros comerciales y dependerá de la presión que soporte la tubería, hemos tomado

los diámetros propuestos por la empresa PLASTIGAMA los cuales se detallan en la siguiente imagen:

Figura 6.- Diámetros de tubería. Fuente: PLASTIGAMA.

4.3.

Hardy Cross

Previo al proceso al cálculo se debe establecer lo siguiente:     

Señalar los nodos. Preestablecer el sentido del flujo. Definir los circuitos. Definir el recorrido en el sentido de las manecillas del reloj Construir una tabla para el cálculo iterativo.

A continuación, se detalla lo anteriormente mencionado:

Figura 7.- Distribución de la red. Fuente: Autores.

Una vez obtenido la distribución respectiva procedemos a realizar la tabla iterativa, entonces se mostrará las ecuaciones utilizadas y luego la tabla final del documento: Calculo de las Mallas por el Metodo de Hardy Croos Datos iniciales Longitud del L: -----m tramo Diámetro de la D: -----m tubería Q: Caudal -----(m3/s) Ecuación básica de diseño: Hazen-Williams Perdida de carga unitaria en el tramo J: (m/m) 2,63 0,54 Q=0,2785∗C∗D ∗J k: Constante Q: Caudal del tramo m3/s Coeficiente de rugosidad del material C: de la tubería D: Diámetro de la tubería (m) Perdida de carga Unitaria J Perdida de carga unitaria en el tramo J: (m/m) J =k∗Qn k: Constante n 1 Q: Caudal del tramo m3/s k= Coeficiente de rugosidad del material 0,2785∗C∗D2,63 C: de la tubería D: Diámetro de la tubería (m) n: Constante= 1/0,54 Perdida de carga total H

(

)

H=k∗L∗Q

n n

1 ( 0,2785∗C∗D )

k=

2,63

H:

Perdida de carga total (m)

k: Q: L: n:

Constante Caudal del tramo m3/s Longitud del tramo (m) Constante= 1/0,54

2.3 Corrección del Caudal ΔQ Corrección del caudal m3/s

ΔQ:

∆ Q=

−∑ H H n∑ Q

H: H/Q: n:

Perdida de carga total (m) Relación entre la carga total y el caudal Constante= 1/0,54 2.4 Caudal Corregido

Qcorregido: Q: Qcorregido=Q+ ∆ Q ΔQ:

Caudal Corregido m3/s Caudal adoptado m3/s Corrección del caudal m3/s

Usando cada una de las ecuaciones, se obtuvo los siguientes resultados: Iteración 1:

Iteración 6:

Iteración Final:

Para el caso de este ejercicio se requirió de 14 iteraciones para que las perdidas den lo más cercano a cero.

5. CONCLUSIONES  Para que el método sea válido debe cumplirse que haya continuidad en los nodos, además la suma Algebraica de las pérdidas de energía debe ser igual cero en cada malla y la relación entre la pérdida de energía y el caudal que circula en cada tramo debe ser conocida.  Las velocidades obtenidas en los resultados son las que la norma establece con velocidades comprendidas entre 0,3 m/s y 4,5 m/s.  Se puede apreciar que el método es un método muy exacto para establecer el verdadero caudal que debe pasar por un determinado nodo, de allí que ninguna caudal se mantuvo como se lo previo en un inicio

6. RECOMENDACIONES  Para el caso de constantes no hay que preocuparse por sus valores, por ejemplo, la constante de rugosidad puede variar según el autor y según los comerciantes.

7. BIBLIOGRAFÍA

 INEN. (1992). CPE INEN 5: NORMAS PARA ESTUDIO Y DISEÑO DE SISTEMAS DE AGUA POTABLE Y DISPOSICIÓN DE AGUAS RESIDUALES PARA POBLACIONES MAYORES A 1000 HABITANTES. Quito.  Rodriguez, M. (Junio de 2014). Slideshare. Obtenido de http://es.slideshare.net/MichelRodriguez1/211595478-metododecross  Valentin, C. (13 de Mayo de 2012). Slideshare. Obtenido de http://intrawww.ing.puc.cl/siding/public/ingcursos/cursos_pub/descarga.phtml? id_curso_ic=3627&id_archivo=137780

1. RED ABIERTA A continuacion el presente trabajo se realizara el diseño de una red de distribucion para un barrio ubicado en el sector de La Ecutariana al sur de la Ciudad de Quito. El diseño se va a realizar por los siguientes metodos vistos en clase:  MÉTODO DE ÁREAS .  MÉTODO DE REPARTICIÓN MEDIA. Estos dos metodos se aplican exclusivamente al claculo y diseño de redes cerradas por lo cual se ha considerado este tipo de metodos al ver que nuestra red es de este tipo como la veremos a continuacion dentro de cada metodo expuesta de manera didactica en imágenes para nuestro mejor entendimiento. Como partida definiremos que es una red cerrada y sus caracteristicas para asi poder irnos familiarizando y conocer mas acerca de lo que se va a tratar este trabajo, por lo que veremos a continuacion un pequeño resumen introductorio de lo que respecta a conceptos relacionados al tema para asi poder entender de mejor manera lo que se trata este tema por lo que diremos: LINEA DE CONDUCCIÓN: Una linea de conducción es aquel tramo de tuberia encargado del transporte de agua desde la captación hasta la planta potabilizadora, o a su vez hasta el tanque de regulación esto dependiendo de la configuración que se tenga. Tambien se debe tener en consideración que una linea de conducción debe adaptarse o seguir en lo posible al perfil del terreno donde se va a ubicar, de manera que permita su facil inspección cuando lo requiera teniendo en consideración que esto brindara un mantenimiento adecuado y asegurara su tiempo de vida útil. Ademas que estas lineas de conducción trabajaran tanto a gravedad como a bombeo según sea el caso. Dentro del diseño de la misma se debe tener en cuenta varias consideraciones de diseño como las que exponemos a continuación de forma listada para no enfocarnos mucho en este criterio, teniendo asi:  GASTOS DE DISEÑO: Consideramos el Qmáxdiario y en ciertas ocasiones el Qmáx horario

para el diseño.

 PRESIÓN DE DISEÑO: Se debera tener en cuenta que dichas lineas de conducción van en función del perfil del terreno por lo que se debera considerar dentro del diseño las líneas piezométrica (línea de energía), y línea de gradiente hidráulico (presión + elevación).  TUBERÍAS: Estas iran en funcion del tipo de terreno o la necesidad para la que se esta diseñando teniendo asi de varios materiales como: acero, fierro galvanizado, fierro fundido, asbesto – cemento, PVC, polietileno de alta densidad y cobre, según el material a elegirse se obtendra diversas caracteristicas de cada una desde el diametro hasta longitudes de las mismas. Teniendo en cuenta esto ahora si procedemos a ver de que se trata una red de distribucion cerrada y lo consiguiente que sera el cálculo de la misma por los métodos ya expuestos.

1.1. RED DE DISTRIBUCION CERRADA Para iniciar con este concepto ahora nos nace uno nuevo que debemos tomar en consideración el cual es el de la red mallada, el cual nos expone lo siguiente: REDES MALLADAS Son aquellas redes constituidas por tuberías interconectadas formando mallas. Este tipo de red de distribución es el más conveniente y tratará siempre de lograrse mediante la interconexión de las tuberías, a fin de crear un circuito cerrado que permita un servicio más eficiente y permanente. En el dimensionado de una red mallada se trata de encontrar los caudales de circulación de cada tramo, para lo cual nos apoyamos en algunas hipótesis estimativas de los caudales en los nudos. En la figura 6.5 se observa una red mallada. Resulta ventajoso hacer división por zonas, logrando con esto unir aquellas que presentan características homogéneas o similares, tomando en consideración la densidad actual y futura. Ahora si continuamos con el estudio de redes cerradas por lo que exponemos lo siguiente: El cálculo de una red cerrada consiste en determinar los diámetros de los diferentes tramos que forman los círculos principales. Para el análisis de las redes cerradas existen métodos de solución entre los cuales citamos Hardy-Cross y el de la tubería equivalente; existen programas computacionales que nos ayudan a solucionar estos problemas, entre los cuales podemos citar Loop y WaterCad. En estos utilizan la fórmula de HazenWilliams o bien la de Manning para el cálculo de las perdidas por fricción. El procedimiento que se sigue para la asignación de caudales iniciales con los cuales podremos determinar los diámetros de las tuberías en general es el mismo que se explicó para la red ramificada, o utilizando el método de las áreas. 1. El flujo de agua a través de ellas estará controlado por dos condiciones: 2. El flujo total que llega a un nudo es igual al que sale. La pérdida de carga entre dos puntos a lo largo de cualquier camino, es siempre la misma. Estas condiciones junto con las relaciones de flujo y pérdida de carga, nos dan sistemas de ecuaciones, los cuales pueden ser resueltos por cualquiera de los métodos matemáticos de balanceo.

En sistemas anillados se admitirán errores máximos de cierre:



De 0,10mca de pérdida de presión como máximo en cada malla y/o simultáneamente debe cumplirse en todas las mallas.



De 0,01lps como máximo en cada malla y/o simultáneamente en todas las mallas

Se recomienda el uso de un caudal mínimo de 0,10 lps para el diseño de los ramales. Las redes cerradas no tendrán anillos mayores a 1km por lado. Expuesto todo esto ahora procedemos al cálculo de la red de distribución por los dos métodos expuestos anteriormente por lo que comenzamos con el primer método: 1.1.1. METODO DE LAS ÁREAS: Consiste en la determinación del caudal en cada nudo considerando su área de influencia. Este método es recomendable en localidades con densidad poblacional uniforme en toda la extensión del proyecto. El caudal en el nudo será: Qi=Qu∗A i Donde se el caudalu unitario “ Q u ” se puede expresar de la siguiente manera: Q Q u= t Ai En donde tenemos que: Qu : Caudal Unitario Superficial (L/s/Ha). Qi : Caudal en el Nudo “i” (L/s). Qt : Caudal Máximo Horario del Proyecto (L/s). A i : Área de Influencia del Nudo “i” (Ha). A t : Superficie Total del Proyecto (Ha). Con esto ahora procedemos a la determinación de la red dentro de nuestro barrio seleccionado el cual está definido en la siguiente imagen, además que luego de esto procederemos al cálculo de la misma teniendo al final un cuadro de comparación final ente los dos métodos, por lo que tenemos:

METODO DE LAS AREAS

Tablas de cálculo obtenidas para el método de las áreas, realizada en Excel, adjuntando en el envío del trabajo la respectiva hoja de cálculo de cada método estudiado aquí.

1.1.2. METODO DE REPARTICIÓN MEDIA: Este método consiste en la determinación de los caudales en cada tramo del sistema, repartiéndolos en partes iguales a los nodos de sus extremos. Por tanto, el caudal en un nodo, será la suma de los caudales de los tramos medios adyacentes.

Teniendo en consideración este concepto pasaremos al análisis de los caudales a ingresar dentro de cada uno de nuestros nodos y veremos la repartición a generarse como nos lo indica el método por lo que pasaremos al cálculo de dichos caudales.

METODO DE REPARTICIÓN MEDIA

Cuadro de cálculos y resultados obtenidos por el método de la Repartición Media:

COMPARACION

1.2.

CONCLUSIONES:

 Dentro de los cálculos obtenidos para cada método podemos ver que cumple en cada caso con la sumatorio de caudales obtenidos tanto en nudos (Método de Áreas), y en cada tramo (Método de Repartición Media), dicha sumatoria es igual al Caudal Máximo Horario establecido como dato de partida, concluyendo asi que los cálculos realizados están bien ya que la comprobación final de cada uno de estos métodos tiene como finalidad llegar a la obtención del caudal de partida en este caso el Máximo Horario.  También podemos concluir comparación de los dos métodos el más conveniente será el de repartición media ya que aquí pudimos ver que en la red estudiada obtenemos no solo el caudal en cada nudo como nos da para el método de Áreas sino que caudal corresponde para cada tramo o ramal, teniendo asi este dato con más facilidad y con esto nos es mucho más fácil el diseño de tuberías que estarán dentro de nuestra red.

1.3.

BIBLIOGRAFÍA:

 http://www.bvsde.paho.org/bvsacg/guialcalde/2sas/d23/043_dise %C3%B1o_de_redes_de_distribuci%C3%B3n/dise %C3%B1o_de_redes_de_distribuci%C3%B3n.pdf  http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lic/deschamps_g_e/capitulo3.p df  http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S200724222011000400006  http://www.ingenierocivilinfo.com/2011/06/redes-de-distribucion-malladas.html  http://ingenieriacivil.tutorialesaldia.com/tag/metodo-de-la-reparticion-media/  http://es.slideshare.net/queralescastillo/unidad-iii-redes-de-distribucin  http://intrawww.ing.puc.cl/siding/public/ingcursos/cursos_pub/descarga.phtml? id_curso_ic=3627&id_archivo=137779  http://ri.bib.udo.edu.ve/bitstream/123456789/1610/1/12-TESIS.IC009F32.pdf