ADAPTACIÓN DEL MÉTODO DE HUNTER PARA

VI SEREA - Seminário Iberoamericano sobre Sistemas de Abastecimento Urbano de Água
João Pessoa (Brasil), 5 a 7 de junho de 2006
ADAPTACIÓN DEL MÉTODO DE HUNTER PARA LAS CONDICIONES LOCALES EN
COLOMBIA
Nelson Yovani Castro Ladino1,Jorge Enrique Garzón Garzón2,Rafael Orlando Ortiz Mosquera3
Resumen: Dando continuación al artículo “Métodos para el Cálculo de Caudales Máximos
Probables Instantáneos”; y tomando como base los resultados de dicho artículo en el cual se
analizaron los resultados de la aplicación de cada método a todas las edificaciones, se observa que
los Métodos Racional y de Hunter Modificado son los que se adaptan mejor a los resultados de los
caudales aforados, sin embargo el Método Racional se descarta por el resultado de caudal inferior al
caudal aforado en el Conjunto Residencial Takay II. En vista de lo anterior, se dirigió la
investigación a realizar algunas modificaciones del Método de Hunter y generar una metodología
más ligada a las condiciones locales, la cual se denominará “Hunter para Colombia”.
Abstract: Giving continuation to the article methods for the calculation of instantaneous probable
maximum flows"; and taking like base the results of this article in which the results of the
application were analyzed from each method to all the constructions, it is observed that the Rational
Methods and of Modified Hunter they are however those that adapt better to the results of the
seating flows, the Rational Method it is discarded by the result of inferior flow to the flow appraised
in the Residential Group Takay II. In view of the abovementioned, she went the investigation to
carry out some modifications of the Method of Hunter and to generate a bound methodology to the
local conditions, which will be denominated Hunter for Colombia."
Palabras claves: Hunter Para Colombia y Caudal de diseño
1
Universidad Nacional de Colombia - Ingeniero Civil – Departamento de Ingeniería civil y Agrícola –Unidad de
Hidráulica –Bogota, Colombia. E-mail: [email protected]
2
Universidad Nacional de Colombia - Ingeniero Civil – Departamento de Ingeniería civil y Agrícola –Unidad de
Hidráulica –Bogota, Colombia. E-mail: [email protected]
3
Universidad Nacional de Colombia - Ingeniero Civil – Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola –Unidad de
Hidráulica – M. Sc. En Docencia – Candidato a M. Sc. en Recursos Hidráulicos – Director de la Unidad de Hidráulica Integrante GIREH ( Grupo de investigación de Recursos Hídricos) - Bogota, Colombia. Tel: (+57) 1 3165000 Ext.
13474 – Fax: (+57) 1 3165563 E-mail: [email protected]
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INTRODUCCIÓN
En vista de los resultados obtenidos en el artículo anterior “Métodos para el cálculo de caudales
máximos probables instantáneos”, se ha seleccionado y analizado detenidamente el Método de
Hunter, pues posee una sustentación probabilística, que le permite ser más consecuente que los
demás métodos. Con el fin de hallar una metodología que permita estimar con mayor certeza los
consumos reales, se realizaron algunas modificaciones a dicho método, generando una alternativa
de diseño llamada “Hunter para Colombia” la cual considera cambios en el caudal de los aparatos
a abastecer y se adapta a las condiciones locales.
1. HUNTER PARA COLOMBIA
Las modificaciones realizadas al Método de Hunter en este trabajo son un primer intento en la
adecuación de las técnicas de diseño y se basan exclusivamente en los resultados de los aforos
realizados en tesis anteriores, por tanto estará sujeto a modificaciones y/o comprobaciones.
Para establecer la simultaneidad en el uso de los aparatos se han seguido los mismos principios
probabilísticos del método original, se ha reconsiderado la duración de uso de las válvulas de
tanque, por tanto varía la probabilidad del uso simultaneo de los aparatos.
Tabla Nº 1. DURACIÓN Y FRECUENCIA DE USO
t (s) T (s) P=t/T
Válvulas
0.03
9
300
Fluxómetro
Válvulas Tanque 30 300 0.10
De otro lado se han reducido los caudales promedio de los aparatos con respecto al método original,
estableciendo caudales más acordes con las demandas de los aparatos actuales; cabe anotar que el
caudal promedio a usar solo se podrá establecer con mayor exactitud con un exhaustivo estudio
sobre caudales y presiones de funcionamiento en los aparatos que se encuentran en el mercado.
La tabla 2 muestra los resultados obtenidos una vez realizado el proceso antes descrito; estos
mismos resultados se ilustran en las gráficas 1 y 2, en cada una se han concebido dos curvas de
Unidades de Hunter vs. Caudal, la primera para instalaciones de hasta mil (1000) unidades de
Hunter y la segunda para instalaciones donde se tienen hasta diez mil (10000) unidades de Hunter;
en cada una de las gráficas se han generado curvas para cuando la instalación tiene válvulas de
fluxómetro y para cuando no las posee.
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Tabla Nº 2. CAUDAL MÁXIMO PROBABLE MÉTODO DE HUNTER PARA COLOMBIA
Caudal (l/s)
Caudal (l/s)
Caudal (l/s)
Unidades
Unidades
Unidades
Fluxómetro Tanque
Fluxómetro Tanque
Fluxómetro Tanque
1
0.63
0.13
66
1.91
0.68
775
5.97
3.16
2
0.67
0.14
69
1.93
0.70
811
6.17
3.27
3
0.71
0.15
73
1.96
0.72
850
6.37
3.39
4
0.75
0.16
76
1.98
0.74
931
6.80
3.66
5
0.78
0.17
82
2.02
0.78
1009
7.20
3.89
6
0.82
0.18
88
2.05
0.82
1091
7.61
4.13
7
0.86
0.19
95
2.09
0.86
1173
8.02
4.38
8
0.89
0.20
102
2.13
0.89
1254
8.41
4.61
9
0.92
0.21
108
2.17
0.92
1335
8.80
4.85
10
0.96
0.22
116
2.21
0.96
1418
9.19
5.08
11
0.99
0.23
124
2.25
1.00
1500
9.57
5.31
12
1.02
0.24
132
2.30
1.04
1583
9.94
5.55
13
1.05
0.25
140
2.35
1.07
1668
10.32
5.78
14
1.08
0.26
148
2.39
1.11
1755
10.69
6.02
15
1.11
0.27
158
2.45
1.15
1845
11.08
6.27
16
1.14
0.28
168
2.52
1.18
1926
11.41
6.49
18
1.19
0.30
176
2.57
1.21
2018
11.78
6.74
20
1.24
0.32
186
2.63
1.25
2110
12.14
6.99
21
1.27
0.33
195
2.69
1.28
2204
12.50
7.24
23
1.32
0.34
205
2.75
1.31
2298
12.86
7.49
25
1.36
0.36
214
2.80
1.34
2388
13.18
7.74
26
1.38
0.37
223
2.86
1.37
2480
13.51
7.98
28
1.42
0.39
234
2.92
1.40
2575
13.83
8.24
30
1.46
0.41
245
2.98
1.44
2670
14.15
8.49
31
1.48
0.41
270
3.13
1.51
2765
14.45
8.74
33
1.52
0.43
295
3.28
1.59
2862
14.76
9.00
35
1.55
0.45
329
3.48
1.69
2960
15.12
9.26
37
1.58
0.46
365
3.69
1.80
3060
15.49
9.53
39
1.62
0.48
396
3.87
1.90
3150
15.82
9.76
42
1.66
0.50
430
4.06
2.01
3620
17.61
11.01
44
1.69
0.52
460
4.23
2.11
4070
19.38
12.18
46
1.71
0.54
490
4.40
2.21
4480
21.04
13.24
48
1.74
0.55
521
4.58
2.32
5380
24.69
15.53
50
1.76
0.57
559
4.79
2.45
6280
28.13
17.78
52
1.78
0.58
596
5.00
2.58
7280
31.65
20.28
54
1.80
0.60
631
5.19
2.70
8300
35.21
22.93
57
1.83
0.62
666
5.38
2.82
9000
37.81
24.89
60
1.86
0.64
700
5.57
2.93
10000
41.52
28.01
63
1.88
0.66
739
5.78
3.05
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8
7
Caudal Probable (l/s)
6
5
4
3
2
Tanque
Fluxómetro
1
0
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
100
Unidades de Hunter
GRÁFICA Nº 1.A. CURVA DE CAUDAL MÁXIMO PROBABLE MÉTODO DE HUNTER
PARA COLOMBIA
45
40
35
Caudal (l/s)
30
25
20
15
10
Tanque
Fluxómetro
5
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
Unidades de Hunter
Gráfica Nº 1.b. CURVA DE CAUDAL MÁXIMO PROBABLE MÉTODO DE HUNTER PARA
COLOMBIA
2. RESULTADOS
Para poder comparar fácilmente los resultados del método Hunter para Colombia con los diferentes
métodos, se han consolidado los resultados obtenidos en las gráficas que se muestran a continuación
para cada una de las edificaciones en estudio.
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Tak ay II
Lago 76
3.12
Afo rado
Afo rado
2.68
Racion al
17.20
Sim ult aneidad
3.33
Hun t er M o dificado
8.52
Hun t er
2.83
Hun t er
3.12
0
4.61
Brit an ico
6.42
Hun t er M odificado
2.99
Raiz Cuadrada
11.10
Brit anico
1.22
Sim ult an eidad
9.49
Raiz Cuadrada
Hun t er Colo m bia
0.86
Racio n al
3.72
Hun t er Co lo m bia
5
10
15
1.19
20
0
C a u da l (l /s )
1
2
6.25
Sim ult an eidad
34.62
5.67
Hun t er M o dificado
20.79
7.46
Hun t er
7.9
0
7.55
Brit an ico
16.00
Hun t er
9.89
Raiz Cuadrada
17.15
Brit an ico
Hun t er M o dificado
7.53
Sim ult an eidad
52.92
Hun t er Co lo m bia
4.41
Racio n al
Raiz Cuadrada
3.6
Hun t er Co lo m bia
10
20
30
40
50
60
0
2
4
6
C a u da l (l /s )
Afo rado
3 .6 6
1 2 .5 9
1 6 .6 1
1 1 .2 2
9 .0 2
4
17 .4 6
2 4 .9 1
11 .3 3
Hun t er
4 .5 2
2
Raiz Cuadrada
Hunt er M odificado
Hun t er
0
2 1 .9 8
Brit anico
6 .6 7
Hun t er Co lo m bia
6 .8 7
Sim ult aneidad
Raiz Cuadrada
Hun t er M o dificado
1 5.70
Hunt er Co lo m bia
6
8
10
C a u da l (l /s )
12
14
16
18
8 .6 9
0
5
10
Cie ncias Hum anas
Sim ult an eidad
1 2 .4 1
Sim ult an eidad
Raiz Cuadrada
1 2 .3 9
Raiz Cuadrada
1 2 .5 1
Brit an ico
4
1 0 .32
6 .3 3
8 .6 4
Hunt er
4 .7 2
2
1 1 .6 2
Hun t er M o dificado
9 .4 0
0
4 .2 8
Hun t er Co lo m bia
6
8
C a u da l (l /s )
30
1 0 .1 9
Brit an ico
6 .92
Hun t er Co lo m bia
25
4.8 2
Racio n al
Hun t er
20
0 .9 7
Afo rado
6 .0 4
Hun t er M o dificado
15
C a u da l (l /s )
Inge nie ría
1 .1 1
Afo rado
Racio n al
12
1.72
Racion al
Sim ult an eidad
Brit an ico
10
Me dicina
2 .2 8
Racio n al
8
C a u da l (l /s )
Odontología
Afo rado
5
0.34
Afo rado
3.24
Afo rado
4
Biblioteca Central
S anta María del Campo
Racio n al
3
C a u da l (l /s )
10
12
14
0
2
4
6
8
C a u da l (l /s )
10
Gráfico Nº 2. COMPARACIÓN DE TODOS LOS MÉTODOS VS. HUNTER COLOMBIA,
PARA TODAS LAS EDIFICACIONES
12
14
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•
El planteamiento de un método general para el diseño de las redes es muy teórico y es el
diseñador; de acuerdo con las condiciones de ocupación y uso de la edificación, su experiencia, el
conocimiento del método y de los diferentes factores que pueden afectar los cálculos; quien incide
directamente en los resultados; por tanto diferentes diseñadores con un método determinado pueden
generar para un mismo caso una amplia gama de caudales.
•
El método “Hunter para Colombia” permite una adecuada aproximación a los caudales
medidos en el conjunto residencial Takay II y el edificio de oficinas Lago 76, reduce de manera
significativa los caudales calculados anteriormente para los edificios institucionales por los métodos
en consideración aunque son excedidos significativamente.
•
Para los edificios institucionales no se considera adecuado disminuir tanto la capacidad de la
instalación dado que si se tiene en cuenta la gran cantidad de aparatos que se encuentran instalados
y aún más sabiendo que muchos de éstos funcionan por medio de válvulas de fluxómetro, es
probable que el caudal pico en un momento dado sea mayor al registrado en los periodos de
medición.
3.
COMPARACIÓN MÉTODOS HUNTER ORIGINAL - HUNTER PARA COLOMBIA
El método “Hunter para Colombia” considera una curva diferente para unidades de tanque y otra
para unidades de fluxómetro, mientras que el método original hasta aproximadamente mil (1000)
unidades considera dos curvas y después de éste valor se genera una sola curva para los dos tipos de
unidades.
En general las curva propuesta diverge significativamente de la curva original, alejándose en mayor
medida cuando se tiene un mayor número de unidades; la razón, la disminución del tiempo de uso
en las unidades de tanque y del caudal promedio de los aparatos, hace que la simultaneidad en el
uso sea menor y presente menor variación cuando se tiene un mayor número de aparatos instalados.
80
70
60
Caudal (l/s)
50
40
30
20
Tanque-Hunter Colombia
Fluxómetro-Hunter Colombia
10
Tanque-Hunter Original
Fluxómetro-Hunter Original
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
Unidades de Hunter
Gráfica Nº 3. COMPARACIÓN MÉTODO DE HUNTER ORIGINAL - MÉTODO HUNTER
PARA COLOMBIA
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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
•
El método Hunter para Colombia se acerca bastante a los caudales aforados en cada una de
las edificaciones y mantiene siempre un margen de seguridad, como se muestra en las gráficas de
resultados, por tanto la metodología basada en las mediciones que se tienen es confiable.
•
Aplicando el método Hunter para Colombia a las instalaciones, se puede obtener el caudal y
presión de diseño del sistema de bombeo, con esto se logra una reducción de potencia en los
motores, generando un ahorro de energía y menor costo del equipo, si se suma el ahorro en los
costos por disminución de diámetros de tubería, se tendrá en definitiva una instalación de menor
costo y con un funcionamiento adecuado.
•
Para poder llegar a concretar una metodología como la anteriormente descrita, se necesita
realizar una mayor cantidad de mediciones de caudales instantáneos en la mayor cantidad de
edificaciones posibles; y también realizar aforos de los caudales con los cuales funcionan
adecuadamente los aparatos que se encuentran actualmente en el mercado.
BIBLIOGRAFÍA
GARCIA SOSA, Jorge. Instalaciones Hidráulicas y Sanitarias en Edificios. México. 2001.
MELGUIZO. Instalaciones Hidráulicas y Sanitarias. Vol 1. Medellín.
GRANADOS, Jorge. Redes Hidráulicas y Sanitarias en Edificios. UNIBIBLOS. Bogotá. 2002.
INSTITUTO COLOMBIANO DE NORMAS TÉCNICAS. Norma 1500 “Código Colombiano de Fontanería”. Figura
Nº 9 Curva de demanda. ICONTEC. 1979.