Subido por Eduardo Zavala

275971068-CAPITULO-8-PRESENTACION

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Distribución
CATEDRATICO:
M.C.
M C. RICARDO A
M.C
A. CAVAZOS GZZ
ricardo.cavazosgzz@uanl.edu.mx

Un sistema de distribución esta formado por una red
de tuberías y a su vez esta se compone de tuberías de
alimentación, principales y secundarias.
 Líneas de alimentación.- cuando la red trabaja por
gravedad,
d d lla lí
línea d
de alimentación
li
ió parte d
dell tanque
de regularización y termina en el lugar donde se
hace la primera derivación. Cuando el sistema es
por bombeo directo a la red con excedencias al
tanque, las líneas de alimentación se originan en las
estaciones de bombeo y terminan en la primera
intersección.
intersección
 Tuberías primarias.- en el sistema de malla son las
tuberías que forman los circuitos localizándose a
distancias de entre 400 y 600 metros.






La red secundaria no se calcula
hidráulicamente.
hidráulicamente
Las tuberías secundarias son de 75 ó 100 mm
de diámetro mínimo.
E localidades
En
l
lid d urbanas
b
populares
l
pueden
d
usarse 60 ó 50 mm de diámetro.
Los tipos de válvulas comúnmente utilizadas en
l redes
las
d d
de d
distribución
b ó son llas d
de compuerta,
de expulsión de aire y de retención.
En g
general se utilizan 3 válvulas de compuertas
p
en tuberías donde concurren cruces y 2 en
todas las tés.
La principal
p
p función de estas válvulas es aislar
sub.-secciones del sistema para reparaciones y
mantenimiento.



 Tuberías secundarias.- son las tuberías
restantes ocupadas para cubrir el área de
proyecto.
 Tomas domiciliarias.- es la parte de la red
por la cual los habitantes tienen agua en su
propio terreno. Se recomiendan diámetros
de 13 a 19 mm
En las tuberías de alimentación y en las
primarias el diámetro esta en función del
gasto máximo horario.
El diámetro mínimo es de 100 mm pero en
colonias populares se aceptan 75 mm y en
zonas rurales 50 mm
mm.
Las tuberías pueden ser de fibrocemento A-5,
polietileno.
PVC y p


En los puntos bajos de la red para desagüe y en
l sitios
los
i i altos
l
se colocan
l
válvulas
ál l d
de expulsión
l ió
de aire; las válvulas de retención se ocupan
para limitar el flujo de agua en una dirección.
En los cruceros con válvulas debe construirse
una caja adecuada para su operación, en
función del diámetro, número de válvulas y su
ubicación.



El buen funcionamiento de un sistema de
distribución
con base
en las
di t ib ió se juzga
j
b
l presiones
i
disponibles para un gasto especificado.
Las p
presiones deben ser lo suficientemente
altas para cubrir las necesidades de los
usuarios, pero no excesivas para evitar daños a
la red interior de los edificios y elevar los
costos.
Además de que incrementar demasiado la
ió nos puede
d causar ffugas, llo que iimplica
li
presión
un costo no recuperable.
Zonas
Z
Presión
disponible
(Kg/cm2)
P ió di
ibl (K
/ 2)
Residencial de 2a
2a.
15a2
1.5
Residencial de 1a.
2 a 2.5
Comercial
2.5 a 4
Industrial
3a4




En el proyecto las presiones resultantes
se calculan
l l con relación
l ió all nivel
i ld
de lla
calle en cada crucero de las tuberías
primarias.
L presión
La
ió mínima
í i
d
debe
b ser d
de 15 mca y
máxima de 50 mca.
En las localidades donde p
presentan
cambios bruscos de topografía,
fí es
común dividir el sistema de distribución
en dos o mas zonas de servicio,, una de
presión
ó alta
l y otra d
de b
baja.
En cuanto a la velocidad de flujo en la
red,, para
p
diseño se recomienda partir
p
de
valores comprendidos entre1.2 y 1.8
m/s, los cuales se ajustaran en cada caso
p
particular.

Para el diseño de la red de distribución,, se
debe disponer de un plano topográfico de la
población de escala 1:2000 con curvas de nivel
d equidistancia
idi t
i d
de llos alrededores
l d d
d
de 0
0.5
5mo
por lo menos con cotas en las intersecciones
de las calles.
Se debe seguir el siguiente procedimiento:
 Se
S divide
di id la
l ciudad
i d d en zonas de
d distribución,
di ib ió atendiendo
di d
las mismas en residencial, comercial e industrial.
 Se procede a un trazado tentativo, que tenga un
conducto principal, que se ramifique para conducir el
agua a cada zona.
 Se determina el coeficiente de gasto por metro de
tubería, dividiendo el gasto máximo horario entre la
longitud virtual de toda la red. La longitud virtual solo
se ocupara para definir el gasto que pasara por cada
tubería, es decir el gasto propio.
◦ Para líneas de alimentación Lvirtual = 0




◦ Para tuberías que abastecen de aguas a predios
a un solo lado de la línea: Lvirtual = Lreal
◦ Para tuberías que abastecen de agua predios a
ambos lados de la línea: Lvirtual = 2Lreal
q = Qmh / ε Lvirtual (coeficiente de gasto por
metro de tubería)
Se numeran los cruceros que se tengan en la red.
Se calculan los gastos propios de cada tramo de
la red: Qpropio = q * L virtual.
Se efectúa el calculo de los gastos acumulados
para cada tramo de tubería, comenzado por el
mas distante al depósito de regularización.
Se determina el diámetro de los distintos tramos
del conducto, usando el gasto acumulado. d =
( Q/ )
(4Q/πV)½



Se determina el nudo de la red con presión mas
desfavorable Se desconsideran puntos de presión
desfavorable.
desfavorable:
◦ Los mas distantes del tanque regularizador.
◦ Los
L nudos
d d
de nivel
i l ttopográfico
áfi mas alto
lt
◦ Los mas distantes y mas altos simultáneamente.
Se p
procede a situar las válvulas de seccionamiento.
Una vez terminado el diseño, se procede a dibujar
el plano definitivo de la red de distribución, donde
debe aparecer:
◦ Diámetros y longitudes
◦ Piezas de conexión, válvulas, etc.
◦ En cada nudo
nudo, un circulo con los datos: cota
piezométrica, cota del terreno y carga disponible
en ese orden.


Se hace una lista de diámetros y longitudes de
tubería.
tubería
Se hacen planos a detalle de conexiones en los
cruces de la calle.
Considérese el diseño de una red abierta para un
fraccionamiento.
f
i
i t
Datos:
Población de proyecto 8000 habitantes
Dotación 150 l/hab./día
CVD = 1.2
CVH = 1.5
Carga disponible por crucero = entre 15 y 40
mca
En la primera etapa de construcción, el tanque
“L
“Lagunillas
ill de
d R
Rayon”” d
dará
á servicio
i i solamente
l
a
la zona de Axochiapan I, pero se ha
contemplado construir la zona Axochiapan II cn
capacidad para 9000 habitantes en una
segunda etapa. Por esta razón, el tramo 1-2
d b ád
deberá
diseñarse para lla población
bl ó totall ((8000
+ 9000 = 17000 habitantes).
Se instalara tubería de fibro-cemento.
Tramo
de A
Crucero
Long.
Long. Virt.
Real (m)
Propios
Habs.
Tributa.
Totales
1
2
3
4
15 a 14
15
150
300
649
0
649
14 a 12
14
100
200
432
649
1061
12 a 9
12
200
400
864
1061
1946
13 a 11
13
200
200
432
0
432
11 a 9
11
150
300
649
432
1061
10 a 9
10
150
300
649
0
649
9a6
9
300
600
1297
3676
4973
8a6
8
200
400
865
0
865
7a6
7
100
200
432
0
432
6a3
6
250
500
41061
6270
7351
5a3
5
200
200
432
0
432
4a3
4
100
100
216
0
216
3a2
3
400
0
0
7999
7999
A-II a 2
-
-
0
0
9000
9000
2a1
2
500
0
0
16999
16999
Gasto
l/s
Diámetro
Hf (m)
Teórico
Comercial
5
6
7
2.81
2.14
4.69
Cotas
Piezo
Tereno
Carga
disp
8
9
10
0
11
2.5
1.128
151.08
136
15.08
2.77
3.0
.798
152.21
135
17.21
8 45
8.45
3 72
3.72
40
4.0
1 17
1.17
153 01
153.01
130
23 01
23.01
1.87
1.75
2.02
2.09
150.81
135
15.81
4.69
2.77
3.0
1.19
152.9
136
16.09
2.81
2.14
2.5
1.12
153.06
135
18.06
21.58
5.94
6.0
1.38
154.18
130
24.18
3.75
2.47
2.5
2.56
153
138
15
1.87
1.75
2.0
1.04
154.52
137
17.56
31.90
7.22
8.0
.58
155.56
130
25.56
1
1.87
87
1
1.75
75
20
2.0
2
2.09
09
154
154.05
05
137
17
17.05
05
.94
1.24
2.0
.29
155.85
138
17.85
34.72
7.54
8.0
.064
156.14
130
26.14
39.06
7.99
8.0
-
-
-
-
73.78
10.99
12.0
.75
157.23
130
27.23





Columna 1.- se indica la longitud virtual
correspondiente al tramo.
Columna 2.- se indican los habitantes
propios para cada tramo, estos se
calculan dividiendo los habitantes totales
entre la longitud virtual total y
multiplicándolos por la longitud virtual
de cada tramo.
Columna 3.- recorriendo la tubería en
sentido contrario al flujo, los habitantes
tributarios son los que se tienen hasta
antes del tramos.
Columna 4.- es la suma de cada renglón
de la columna 2 mas la 3
3.
Columna 5.- se calcula el gasto de cada
tramo, multiplicando los habitantes por
la dotación entre 86400 y por el CVD y el
CVH.





Columna 6.- se calcula el diámetro teórico.
C l
Columna
7 con ayuda
d d
de ttablas,
bl
se iindica
di ell
diámetro comercial
Columna 8.- Se indica la p
perdida de cargas
g
calculada por la fórmula de Hazen y Williams
Columna 9.- Localizando el crucero mas
desfavorables se le asigna una carga
desfavorables,
disponible de 15m. A la cual se le sumara la
cota de terreno y se obtendrá la cota
piezométrica.
i
é i
A partir
i d
de este punto se
sumaran o se restaran las perdidas de carga
para
obtener las cotas piezométricas.
p
p
Columna 10.- Se indica la cota del terreno de
cada crucero.





Columna 11.- se indica la carga disponible para el
crucero, esto restando la cota piezométrica de la
del terreno.
Si en algún punto tenemos menos de 15m de carga
quiere decir que equivocamos el punto más
desfavorable, por lo cual se tendría que elevar el
tanque lo suficiente para que todas las cargas sean
mayores que 15
15.
Para realizar los planos, se utiliza la simbología
que se ha mostrado en las diapositivas anteriores
dependiendo de las piezas que se estén utilizando
utilizando.
Y encada crucero se anota en un circulo, la cota del
terreno, la piezométrica y la carga disponible.
Un ejemplo de estos planos se presenta a
continuación:

Para diseñar una red en malla se deben seguir los
siguientes pasos:
◦ Obtener un plano topográfico del área, con escala
1:2000 con curvas de nivel a cada 0.5m o con
cotas
t en las
l iintersecciones
t
i
d
de llas calles.
ll
◦ Basado en la topografía seleccionar la ubicación
de los tanques de regularización.
◦ Disponer de un esqueleto de red de distribución
en malla que muestre las líneas de alimentación.
máximo horario para
cada área y
◦ Estimar el gasto
g
p
sub.-área, teniendo en cuenta el crecimiento a
futuro.
◦ Asignar
g
una dirección al flujo
j en las tuberías
y calcular el gasto propio que pasa por cada
tramo de tubería utilizando el criterio de
longitud virtual, ya descrito.
◦ De forma ficticia, suponer interrupciones en
la circulación en algunos tramos para formar
una red abierta
abierta, para definir perfectamente
cuál tubería alimenta a otras, así se delimitan
los puntos de equilibrio.
◦ Acumular los gastos propios calculados en
sentido contrario al escurrimiento, partiendo
de los puntos de equilibrio.
◦ Estimar el diámetro de las tuberías con el
gasto acumulado de cada tramo.
◦ Analizar los gastos y presiones en la red de
di ib ió
distribución.
◦ Ajustar el diámetro para corregir
irregularidades de presión en la red
red.
◦ Con los diámetros ajustados, reanalizar la
capacidad hidráulica del sistema.
◦ Añadir las tuberías secundarias.
◦ Localizar las válvulas necesarias.
◦ Realizar
l
llos planos
l
con llos d
datos ffinales
l d
dell
proyecto.


El propósito de esto es estimar los gastos y la
distribución
di t ib ió de
d presión
ió asociada
i d que se
desarrolla dentro del sistema.
Existen distintos métodos p
para esto:
◦ Relajación
◦ Tubería equivalente
◦ Seccionamiento
◦ Método del círculo
◦ Análisis en computadora
digital
p
g
◦ Analogía eléctrica

Balanceo de cargas por corrección de gastos
acumulados:
l d
◦ Los gastos inicialmente se van corrigiendo
mediante una formula de manera iterativa,,
hasta tener un equilibrio hidráulico en la red.
◦ Por convención se asignan signos positivos y
negativos para lograr esto,
esto positivos en
dirección a las manecillas del reloj y
negativos en contra.
H/1
85 ε (H/Q)
◦P
Por H
Hazen Willi
Williams: q = - εH
1.85
◦ Las estimaciones, se realizan, hasta cumplir
con la tolerancia acordada.

Balanceo de gastos por corrección de cargas:
◦ Si los gastos son desconocidos y hay varias
entradas, la distribución de gastos se
determina por este método.
◦ Deben conocerse las cargas de presión de
entrada y salida.
◦ El método
é d se b
basa en considerar
id
que lla suma
de los gastos en un nudo es igual a cero y
que los gastos de entrada y salida tienen
signo contrario.
◦ Por Hazen Williams: h = - 1.85 εQ / ε (H/Q)


Equilibrar la red que se muestra a continuación por
el método de Hardy Cross (balanceo de gastos por
corrección de cargas). La tubería es de fibrocemento.
Solución:
◦ Se calcula la perdida de carga en los tramos
◦ Se supone que los gastos de entrada a un nodo
tendrán signo
g
positivo
p
y los de salida negativo.
g
◦ Encontrar los gastos en cada tramo con la
ecuación de Hazen-Williams con C = 140, L,H y
D.
◦ Encontrar la corrección h con : h = - 1.85 εQ / ε
(H/Q)
◦ Sumar algebraicamente H + h obteniendo la
H1 ell proceso se repite
H1,
i h
hasta alcanzar
l
una
corrección tan pequeña como se quiera.
◦ Encontrar la Q compensada
compensada. Se hace en forma
arbitraria de tal manera que la suma de Q sea
igual a cero.

El método de secciones fue desarrollado por
Allen
ll Hazen como método
é d rápido
á d para verificar
f
que los diámetros de las tuberías de una red ya
diseñada sean los correctos
correctos.
Permite realizar el proyecto o el estudio
de
d los
l tubos
b mas pequeños que forman
f
las mallas de la red.
 Para
P
este
t calculo,
l l se desprecia
d
i ell
consumo doméstico ordinario y solo se
considera la demanda de incendios
incendios.
 Los tubos cortados por un círculo de
150m de radio son los que suministran
el agua necesaria para la extinción de
insendios.




La mayor parte de las redes de distribución se
analizan en la actualidad utilizando programas
computacionales.
Al diseñar un programa que resuelva redes de
fl j deben
flujo,
d b satisfacerse
ti f
llas siguientes
i i t ecuaciones
i
simultáneamente a través de la red:
◦ εQentrada = εQsalida
◦ εH = 0
◦ H = KQ^n
los programas mas complejos las ecuaciones
anteriores se resuelven simultaneamente utilizando
matrices.



El analizador eléctrico de Mcllroy es de tipo
analógico.
ló i
Requiere el uso de tubos de vacío especiales
denominados fluistores,, en donde la caída de
voltaje es proporcional a 1.85 de la corriente,
con lo que es análogo a la perdida de carga
producida por la fricción de la tubería
Por esto se pueden practicar alimentaciones y
cortes de corriente equivalentes a las
li
t i
lid propuestas
t en un
alimentaciones
y salidas
sistema de distribución y registrar los cambios
de voltaje.

Asimismo,, es p
posible estudiar los efectos de la
implantación de nuevas tuberías reemplazando
los tubos por otros equivalentes a líneas
mayores.
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