3_ TRABAJO DE ABASTECIMIENTO.doc

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTADAICSEscuela Académica Profesional de Ing. Civil Abastecimiento de Agua y Alcantarillado

ÍNDICE

I. INTRODUCCIÓN

II. OBJETIVOS

III. MARCO TEÓRICO

RESERVORIO DE ALMACENAMIENTO

1. CONSIDERACIONES BÁSICAS

A. CAPACIDAD DEL RESERVORIO

B. TIPOS DE RESERVORIOS

C. UBICACIÓN DEL RESERVORIO

2. CASETA DE VÁLVULAS

a. Tubería de Llegada

b. Tubería de Salida

c. Tubería de Limpia

d. Tubería de Rebose

e. By - Pass

3. CÁLCULO DE LA CAPACIDAD DEL RESERVORIO

4. CAPACIDAD DEL RESERVORIO

4.1 La Curva Masa o Curva de Consumo Acumulado

4.2 Determinación del Volumen de Regulación

a. El Método Analítico

b. El Método Gráfico

IV. BIBLIOGRAFÍA

Ing. Edgard Sparrow Álamo


I. INTRODUCCIÓN:

Los reservorios son elementos para el almacenamiento de agua proveniente de las

plantas de tratamiento para luego ser distribuida a la población mediante las redes de

distribución.

Tienen una gran importancia en mantener el equilibrio y el buen funcionamiento de las

dotaciones para la cual fue diseñada.

II. OBJETIVOS:

El objetivo de este trabajo es de dar a los estudiantes las nociones básicas en el

Diseño del Volumen de un Reservorio.

Conocer y aprender los diferentes métodos que se emplean para calcular el

volumen.

Conocer los diferentes tipos de reservorios existentes y las características de cada

uno de ellos.



III. MARCO TEÓRICO:

RESERVORIO DE ALMACENAMIENTO

La importancia del reservorio radica en garantizar el funcionamiento hidráulico del sistema y el mantenimiento de un servicio eficiente, en función a las necesidades de agua proyectadas y el rendimiento admisible de la fuente.

Un sistema de abastecimiento de agua potable requerirá de un reservorio cuando el rendimiento admisible de la fuente sea menor que el gasto máximo horario (Qmh). En caso que el rendimiento de la fuente sea mayor que el Qmh no se considera el reservorio, y debe asegurarse que el diámetro de la línea de conducción sea suficiente para conducir el gasto máximo horario (Qmh), que permita cubrir los requerimientos de consumo de la población.

En algunos proyectos resulta más económico usar tuberías de menor diámetro en la línea de conducción y construir un reservorio de almacenamiento.En el desarrollo del capítulo se presentan las consideraciones básicas que permiten definir metodológicamente el diseño hidráulico y además se muestra un ejemplo de cálculo estructural de un reservorio de almacenamiento típico para poblaciones rurales.

1. CONSIDERACIONES BÁSICAS

Los aspectos más importantes a considerarse para el diseño son la capacidad, ubicación y tipo de reservorio.

A. CAPACIDAD DEL RESERVORIO

Para determinar la capacidad del reservorio, es necesario considerar la compensación de las variaciones horarias, emergencia para incendios, previsión de reservas para cubrir danos e interrupciones en la línea de conducción y que el reservorio funcione como parte del sistema.

Para el cálculo de la capacidad del reservorio, se considera la compensación de variaciones horarias de consumo y los eventuales desperfectos en la línea de conducción. El reservorio debe permitir que la demanda máxima que se produce en el consumo sea satisfecha a cabalidad, al igual que cualquier variación en el consumo registrada en las 24 horas del día. Ante la eventualidad de que en la línea de conducción puedan ocurrir daños que mantengan una situación de déficit en el suministro de agua mientras se hagan las reparaciones pertinentes, es aconsejable un volumen adicional que de oportunidad de restablecer la conducción de agua hasta el reservorio.

B. TIPOS DE RESERVORIOS

Los reservorios de almacenamiento pueden ser elevados, apoyados y enterrados. Los elevados, que generalmente tienen forma esférica, cilíndrica y de paralelepípedo, son construidos sobre torres, columnas, pilotes, etc.; los apoyados, que principalmente tienen



forma rectangular y circular, son construidos directamente sobre la superficie del suelo; y los enterrados, de forma rectangular, son construidos por debajo de la superficie del suelo (cisternas).

Para capacidades medianas y pequeñas, como es el caso de los proyectos de abastecimiento de agua potable en poblaciones rurales, resulta tradicional y económica la construcción de un reservorio apoyado de forma cuadrada.

Reservorio Semi-Enterrado:

Reservorio Apoyado:

Tanque Elevado:



C. UBICACIÓN DEL RESERVORIO

La ubicación está determinada principalmente por la necesidad y conveniencia de mantener la presión en la red dentro de los límites de servicio, garantizando presiones mínimas en las viviendas más elevadas y presiones máximas en las viviendas más bajas.

De acuerdo a la ubicación, los reservorios pueden ser de cabecera o flotantes. En el primer caso se alimentan directamente de la captación, pudiendo ser por gravedad o bombeo y elevados o apoyados, y alimentan directamente de agua a la población.

En el segundo caso, son típicos reguladores de presión, casi siempre son elevados y se caracterizan porque la entrada y la salida del agua se hacen por el mismo tubo.

Considerando la topografía del terreno y la ubicación de la fuente de agua, en la mayoría de los proyectos de agua potable en zonas rurales los reservorios de almacenamiento son de cabecera y por gravedad.

El reservorio se debe ubicar lo más cerca posible y a una elevación mayor al centro poblado.

2. CASETA DE VÁLVULAS

a. Tubería de Llegada:

El diámetro está definido por la tubería de conducción, debiendo estar provista de una válvula compuerta de igual diámetro antes de la entrada al reservorio de almacenamiento; debe proveerse de un by - pass para atender situaciones de emergencia.

b. Tubería de Salida:

El diámetro de la tubería de salida será el correspondiente al diámetro de la línea de aducción, y deberá estar provista de una válvula compuerta que permita regular el abastecimiento de agua a la población.

c. Tubería de Limpia:

La tubería de limpia deberá tener un diámetro tal que facilite la limpieza del reservorio de almacenamiento en un periodo no mayor de 2 horas. Esta tubería será provista de una válvula compuerta.

d. Tubería de Rebose:

La tubería de rebose se conectara con descarga libre a la tubería de limpia y no se proveerá de válvula compuerta, permitiéndose la descarga de agua en cualquier momento.



e. By - Pass:

Se instalara una tubería con una conexión directa entre la entrada y la salida, de manera que cuando se cierre la tubería de entrada al reservorio de almacenamiento, el caudal ingrese directamente a la línea de aducción. Esta constara de una válvula compuerta que permita el control del flujo de agua con fines de mantenimiento y limpieza del reservorio.

3. CÁLCULO DE LA CAPACIDAD DEL RESERVORIO

Para el cálculo del volumen de almacenamiento se utilizan métodos gráficos y analíticos.Los primeros se basan en la determinación de la "curva de asa" o de "consumo integral", considerando los consumos acumulados; para los métodos analíticos, se debe disponer de los datos de consumo por horas y del caudal disponible de la fuente, que por lo general es equivalente al consumo promedio diario.



En la mayoría de las poblaciones rurales no se cuenta con información que permita utilizar los métodos mencionados, pero si podemos estimar el consumo medio diario anual. En base a esta información se calcula el volumen de almacenamiento de acuerdo a las Normas del Ministerio de Salud.

Para los proyectos de agua potable por gravedad, el Ministerio de Salud recomienda una capacidad de regulación del reservorio del 25 al 30% del volumen del consumo promedio diario anual (Qm).

Con la finalidad de presentar el procedimiento de cálculo de la capacidad y del dimensionamiento de un reservorio se desarrolla el siguiente ejemplo:

Datos:

Población futura (Pf) = 977 habitantesDotación = 80 Vhab./día

Resultados:

Consumo promedio anual (Qm): Qm = Pf x Dotación = 78,160 litros

Volumen del reservorio considerando el 25% de Qm:

V = Qm x 0.25 = 19,540 litros = 19.54 m3

Volumen asumido para el diseño: V = 20 m3.

Con el valor del volumen (V) se define un reservorio de sección cuadrada cuyas dimensiones son:

Ancho de la pared (b) = 3.70 m.

Altura de agua (h) = 1.48 m.

Bordo libre (B.L.) = 0.30 m.

Altura total (H) = 1.78 m.



Las dimensiones estimadas se muestran en la siguiente figura:

4. CAPACIDAD DEL RESERVORIO

La capacidad del almacenamiento de un reservorio en el medio rural es función, principalmente, del volumen de regulación para atender las variaciones del consumo de la población.

Determinación del Volumen de Regulación:

Los reservorios deben permitir que las demandas máximas que se producen en el consumo sean satisfechas cabalmente, al igual que cualquier variación en los consumos registrados en las 24 horas del día, proveyendo presiones adecuadas en la red de distribución.

Los reservorios tienen la función de almacenar el agua sobrante cuando el caudal de consumo sea menor que el de abastecimiento y aportar la diferencia entre ambos cuando sea mayor el de consumo.

La capacidad así requerida se denominará de regulación o de capacidad mínima.

Para determinar el volumen de regulación de los reservorios podrían emplearse los métodos siguientes:



4.1. La Curva Masa o Curva de Consumo Acumulado:

Para determinar la capacidad mínima de un reservorio elevado mediante este método, se precisa disponer de datos suficientes sobre las variaciones de consumo horarias y diarias de la población del proyecto o de una comunidad que presente características semejantes en términos de desenvolvimiento socio-económico, hábitos de población, clima y aspectos técnicos del sistema.

Asimismo, debe conocerse o fijarse el régimen de alimentación del reservorio: continúo o discontinuo, número de horas de bombeo, caudal de bombeo, etc.

El método consiste en graficar las curvas del caudal horario de consumo y del caudal de abastecimiento para el día más desfavorable o de mayor consumo. Determinar en este gráfico las diferencias en cada intervalo entre los volúmenes aportados y consumidos.

La máxima diferencia será la capacidad teórica del reservorio (véanse figuras 2 y 3).



Esta capacidad puede ser determinada también con la ayuda del diagrama de masas o curva de consumos acumulados construida sobre la base de la curva de caudales horarios de consumo, tal como se muestra en la figura 4. En este diagrama, la capacidad del reservorio se determina mediante la suma de los segmentos verticales C1 y C2.



Debe considerarse que la capacidad del reservorio estará determinada por el tiempo de bombeo y por el periodo de bombeo.

A mayor tiempo de bombeo menor capacidad de reservorio y viceversa; sin embargo, al aumentar el periodo de bombeo aumenta también los costos de operación y mantenimiento, de modo que la solución más conveniente estará definida por razones económicas y de servicio (véase figura 5).

Para un mismo tiempo de bombeo existirán diferencias en función a los horarios o periodos que se seleccionan para el bombeo. La selección en los turnos de bombeo debe ser hecha tomando en cuenta los horarios que menos desajustes provoquen a los horarios normales de trabajo, o al menos, aquellos que no signifiquen excesivos costos de operación.

Es conveniente, por tanto, que el proyectista señale en la memoria descriptiva, los turnos de bombeo aconsejables para la fase de operación.

En el volumen del reservorio debe preverse también una altura libre sobre el nivel máximo del nivel de aguas, a fin de contar con un espacio de aire ventilado; es recomendable que esta altura sea mayor o igual a 0,20 m.



IV. BIBLIOGRAFÍA

http://www.cepes.org.pe/pdf/OCR/Partidos/agua_potable/agua_potable7.pdf

Manual de Hidráulica, J.M de Azevedo Netto y Acosta A. Guillermo. Sao Paulo, 1975. Ed. HARLA

Abastecimiento de agua. Arocha R. Simón. Caracas 1980. Ediciones Vega s.r.l.

Manual de Instalación, Operación y Mantenimiento de bombas. HIDROSTAL. Lima, 2000.

Agüero Pittman, Roger. Agua Potable para Poblaciones Rurales-Sistemas de abastecimiento por gravedad sin tratamiento, Asociación Servicios Educativos Rurales (SER), Reimpreso 2003.


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