SECCIÓN 3:CAPACIDAD Y EMPLAZAMIENTO DE LOS DEPÓSITOS

Diseño de Redes de Abastecimiento: El Depósito y la Red de Distribución
SECCIÓN 3:CAPACIDAD Y EMPLAZAMIENTO DE LOS DEPÓSITOS
CAPACIDAD DE LOS DEPÓSITOS
El caudal de consumo es variable durante el día, durante la semana e incluso
estacionalmente, mientras que los caudales captados para abastecimiento, son prácticamente
constantes. Se necesita un sistema que regularice las diferencias entre caudales consumidos en
las horas de mayor demanda y caudales captados: un depósito que almacene agua. Un
depósito que sea capaz de almacenar un volumen de agua que atienda a la demanda en horas
punta. Además, debe atender los imprevistos accidentales normales en una ciudad, como son
los incendios y las averías en la red.
Entendemos por capacidad mínima de un depósito, aquel cuya capacidad realice
solamente la función de regularización.
Capacidad media normal de un depósito aquel que almacena y realiza las funciones
de regularización, más el caudal para incendios, más el caudal de averías.
Para determinar la capacidad mínima es necesario disponer de datos estadísticos
locales en cuanto a caudales consumidos durante el día y caudal suministrado, los cuales
normalmente no se disponen especialmente en poblaciones pequeñas, por lo que
frecuentemente es necesario realizar un estudio particularizado.
La normativa española indica: la capacidad total del depósito debe preverse para
almacenar el consumo de un día, salvo justificación en contra. Se supone el consumo del día
de mayor consumo y con una previsión al año horizonte de proyecto, que pueden ser 25 años.
Para grandes depósitos en ciudades grandes, cabría una justificación en contra dado la
cuantía importante en su construcción, habría que atender especialmente a la función
reguladora de suministro y de acuerdo con las dotaciones establecidas para el año horizonte
de proyecto, en el estudio de la capacidad de regulación del depósito es imprescindible
conocer o fijar como hipótesis la variación del consumo diario y estacional.
Para establecer la capacidad teórica necesaria de regulación debe conocerse o fijarse el
régimen de alimentación del depósito, dado que el consumo y la aportación al depósito puede
presentar oscilaciones importantes durante el día. Los depósitos almacenan el agua durante el
día, por tanto en 24 horas deben igualarse consumo y aportación al depósito.
La capacidad de los depósitos se calcula gráfica o numéricamente por el método de
acumulación. Si se desea realizarlo gráficamente, se representan las curvas, la de aportación al
depósito (caudal afluente) y la de consumos (caudal efluente) acumuldos, Se distinguen dos
casos (figura 3.13):
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3
m
Curva de aportación
3
m
Curva de
aportación
C
Curva de consumos
acumulados
Curva de consumos
acumulados
24h
24h
a)
b)
m3
Curva de aportación
desplazada
C
Curva de consumos
acumulados
Tiempo en el que
la aportación es
igual al consumo
24h
fig. 3.13
a). Las curvas de aportación y consumo no se cortan. La diferencia máxima entre las
ordenadas es igual a la capacidad C que debe tener el depósito.
b). Las curvas se cortan, en este caso es necesario desplazarlas hasta que se toquen en
un punto, es el momento en el que se cumple que el caudal afluente y efluente son iguales. La
ordenada máxima es igual a la capacidad C mínima que debe tener el depósito. Si se quiere
tener en cuenta la reserva de incendios habrá que sumarsela a C, como la de averías
Por tanto la capacidad media normal se obtendrá sumando a C la reserva de incendios
más la reserva de averías.
RESERVA DE INCENDIOS
Una función importante en los depósitos es disponer de un volumen de agua para
alimentar los hidrantes para incendios. La experiencia ha demostrado que incendios normales
se extinguen en menos de dos horas en el 90% de los casos y han sido suficientes volúmenes
inferiores a 120 m3 , con presiones comprendidas entre 2 y 5 kp/cm2 .
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En la legislación francesa se admite que para redes pequeñas se debe prever una
capacidad de 120 m3 , con la garantía de que este volumen se separe del volumen general con
función reguladora en el suministro.
Por tanto tomando un caudal de 25 l/s. durante dos horas es suficiente como reserva en
el depósito.
RESERVA DE AVERIAS
Otra función de los depósitos es disponer de un volumen de agua para casos de
averías, por ejemplo la avería de la bomba o el cambio de aceite del grupo, si existe.
La experiencia nos manifiesta que en la ciudades pequeñas las averías se tardan más
en reparar, con motivo de la deficiencia en la cuadrillas de servicio y por el contrario, en
ciudades grandes se tarda menos debido al equipamiento del servicio y la comunicación
radiofónica.
Dependiendo de la red se puede estimar entre un 15 y un 25 % del consumo diario.
Ejemplo 1
Supongamos que en una población, existe la siguiente tabla de consumo
3
3
Horas del día
m /consumido
Horas del día
m /consumido
0-1
0
12-13
450
1-2
0
13-14
450
2-3
0
14-15
112,5
3-4
112,5
15-16
112,5
4-5
112,5
16-17
225
5-6
225
17-18
225
6-7
225
18-19
450
7-8
225
19-20
450
8-9
112,5
20-21
225
9-10
56,25
21-22
112,5
10-11
56,25
22-23
112,5
11-12
450
23-24
0
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El depósito se va alimentar con un caudal de 62,5 l/s durante 20 horas, existiendo dos
paradas en el bombeo de 22h 30m (p.m) a la 01h (a.m.) y de las 08h (a.m.) a las 09h 30m
(a.m.). Esta es la distribución horaria del consumo
Las gráficas acumuladas se representan a continuación (figura 3.14):
fig. 3.14
Se observará que la ordenada máxima es del orden de 1000 m3 a este valor habría que
adicionar la reserva de incendios.
Ejemplo 2
Veamos este otro ejercicio en el que los cálculos se han dispuesto de esta otra forma,
dada la distribución horaria de los consumos en color rojo y las horas de bombeo, desde las 3h
a las 23h en azul. Determinar la capacidad del depósito (figura 3.15).
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3
m
450
450
400
450
Consumo
Aportación
350
300
225
250
200
150
112,5
100
225
112,5
112,5
225
112,5
56,25
50
0
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 horas
m3
800
700
Diferencia
600
500
400
3
Cmin = 900 m
300
200
100
0
-100
-200
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 horas
-300
Aportación
0
450
1125 1350 1800
2475
2925
3375 3825 4050
4500
225
900 1012,5 1125
2475
2700
3150 4050 4275
4500
225
225 337,5 675
0
225
225
Consumo
0
Diferencia
0
-225 -225
0
fig.3.15
En la parte inferior se han ido acumulando las aportaciones en color azul, producidas
por el bombeo, en la línea roja los consumos acumulados, se ha obtenido la diferencia en la
línea verde, valores que gráficamente se han representado en la quebrada verde, la diferencia
el valor máximo y mínimo, nos da la capacidad del depósito. Es un procedimiento análogo al
anterior.
En ambos ejercicios se pone en evidencia que la capacidad del depósito no sólo es
función del consumo, si no del tiempo de aportación de agua al depósito, esto depende del
número de horas bombeadas.
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En Alemania para poblaciones pequeñas y medias de unos 5000 habitantes se calcula
la dotación para un fututo de 10 años, más la reserva de incendios. En poblaciones rurales la
previsión es a 25 años.
En depósitos grandes, la capacidad es el 50% del caudal máximo punta o el 75% del
caudal máximo, previsto a 50 años más la reserva de incendios, se elige el valor más alto.
Ejemplo 3
Se desea determinar la capacidad de un depósito para una población que tendrá
20.000 hab. dentro de 50 años, el coeficiente punta es de 1,5. El caudal de incendios es de 25
l/s. durante dos horas.
Volumen de agua para incendios = 25 l/s. 2h. 3600 s/h = 180000 litros = 180 m3
Dotación prevista a los 50 años = 250 l/s.
Caudal máximo punta Q’max = 1,5.0,250 m3 /día.hab . 20000 hab. = 7500 m3
Caudal máximo Qmax = 0,250 m3 /día.hab . 20000 hab. = 5000 m3
Capacidad del depósito = 0,50. 7500 = 3750 m3 + 180 m3 = 3930 m3
Capacidad del depósito = 0,75. 5000 = 3750 m3 + 180 m3 = 3930 m3
El depósito a construir deberá tener una capacidad de 3930 m3
Teniendo en cuenta los costes de construcción, no deben preverse capacidades muy
grandes en los depósitos, lo mejor es diseñar a corto plazo, máximo 25 años, es preferible
ampliar el depósito a medida que las necesidades vayan surgiendo.
EMPLAZAMIENTO DE LOS DEPÓSITOS
El emplazamiento del depósito está relacionada con la topografía del lugar y con la
captación. De la topografía depende que haya cota suficiente para su ubicación con el fin de
conseguir la presión adecuada o que la cota sea insuficiente, como es el caso de zonas llanas,
sin ningún accidente orográfico. El criterio que debe regir para el emplazamiento de un
depósito, como fundamental, es garantizar el mejor servicio al mínimo coste posible.
En la actualidad los depósitos tienden a situarse alejados de la población, situados a
una cota que garantice una presión adecuada, ello se consigue bien situando el depósito a la
cota conveniente o fijada la cota, dimensionar las tuberías con el suficiente diámetro para
conseguir las mínimas pérdidas de carga o conjugar ambas cosas.
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En ciudades grandes es conveniente construir dos o tres depósitos, uno de ellos será
el principal, el de cabecera, donde probablemente pueda recoger toda el agua de la captación y
otro u otros de cola, comunicados por una conducción que al mismo tiempo puede ser
utilizada para el suministro a la red (figura 3.2) El funcionamiento lo hemos expuesto
anteriormente. Los depósitos se reparten para que cada uno cubra un área de influencia y la
presión quede los más uniformizada posible.
En zonas llanas, lo ideal sería construir un depósito en el centro de la población, con
un tratamiento ciertamente estético (figura 3.16) o lo que es mejor en el baricentro de la zona
a abastecer, se comprenderá que exista una mayor uniformidad en las presiones, la red será la
más económica posible y si además la captación es de un pozo ubicado justamente en el
centro del depósito, como ocurre en algunas poblaciones de la Mancha (España), sería
perfecto. Esto es difícil de conseguir.
fig.3.16
Además de los casos expuestos en la unidad 2, capítulo 1, distintos tipos de
abastecimientos, cabe comentar los de la figura 3.17, donde se puede observar como la
topografía y la captación son decisivas en el emplazamiento del depósito.
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El depósito se ha instalado en un lugar, donde la topografía permitía alcanzar la cota
suficiente para obtener las presiones necesarias, está situado opuestamente a la captación, que
es pozo en zona llana, la red se encuentra localizada en medio del recorrido entre ambos. Este
depósito funciona como de cola, durante la noche y parte de la mañana hasta antes de alcanzar
las horas punta en la demanda, la estación de bombeo del pozo permite alcanzar la presiones
suficientes para la pequeña población y llenar el depósito. En las horas punta, el depósito
ayuda a mantener presiones y caudales, de esta forma, la tubería que va desde la población
hasta el depósito es única y puede funcionar en un sentido o en otro, dependiendo de la
demanda.
fig. 3.17
En la figura 3.18, es el sistema más frecuente en abastecimiento a poblaciones, la
captación se ha realizado en un aluvial próximo a un río, ha sido necesario impulsar el agua
hasta un depósito en una ladera con cota suficiente para garantizar las presiones.
fig.3.18
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