análisis hidráulico de una red de agua potable ... · pdf...

"Análisis hidráulico de una red

de agua potable sustentable y

segura para la salud"

13 de septiembre de 2012

Faustino de Luna Cruz

Coordinación de Hidráulica

Sistema de abastecimiento de agua potable y

alcantarillado sanitario


Área de comunicación social

y atención al público

Área jurídica

Área

administrativa

Área técnica

Desarrollo sustentable

Los tres pilares que se relacionan en el Desarrollo

Sustentable son la economía, el medio ambiente y la

sociedad. La finalidad de su relación es que exista un

desarrollo económico y social respetuoso con el

medio ambiente


Red de agua potable sustentable


Red de

agua

potable

sustentable

Dotación Análisis hidráulico

Fundamento teórico

Flujo en tuberías


L PHR

D

h1

z1

hf 2

1

p1

v12

2g

h2

z2

p2

v22

2g

1 2

El término z medido desde un plano horizontal de referencia (PHR), se llama

carga de posición; p/ es la carga de presión; v2/2g es la carga de velocidad

(siendo el coeficiente de Coriolis); hf es la pérdida de carga entre las

secciones 1 y 2

Fundamento teórico


Flujo en tuberías

Pérdidas de energía debidas

al esfuerzo cortante

Rugosidad en las paredes de las tuberías

g2

v

D

Lfh

2

f

Darcy- Weisbach

Swamee y Jain

2

0.9

R

5.75+

D 3.7 log

0.25= f

D vR

Reynolds

AUTOSELECCIÓN Y AJUSTE DEL FACTOR f

Orden de la presentación

1. Aspectos que debe cumplir una red

2. Zona de influencia de un tanque

3. Sectorización

4. Modelo físico en el laboratorio

5. Diagnóstico del funcionamiento y rehabilitación

6. Ubicación de accesorios reductores de presión y

su efecto en las fugas

7. Conclusiones


Análisis hidráulico


Calidad de agua

Las estrategias a desarrollar para preservar la

calidad del agua, debe estar basada en

objetivos de salud y la satisfacción de los

consumidores

http://saraemor.wordpress.com/calidad-del-agua/

Análisis hidráulico


Cantidad de agua

Proporcionar servicio de manera continua y dentro de los rangos de

cargas de presión en toda la red que cumplan con la norma

Muy bajas presiones

Muy altas presiones

Red de agua potable del Distrito Federal


1,048 Km. De Red Primaria

12,278 Km. de Red Secundaria

34 Km. de Acueducto Perimetral

295 Tanques de almacenamiento

254 Plantas de Bombeo

518 Km. de líneas de conducción y acueductos

Infraestructura para la Distribución de Agua Potable

Fuente: SACM, GDF. 2005



48"

48"

48"

48"

48"

48"

48"

48"

48"

48"

20"

48"

48"

48"

20"

48"

48"

48"

48"48"

48"

20"

48"

20"

48"

48"

48"

48"

48"

48"

48"

48"

48"

48"

48"48"

48"

48"

20"20

"

20"

36"42"

42"48"

CALZ. ERMITA IZTAPALAPA

CALZ. IGNACIO ZARAGOZA

CA

NA

L D

E S

AN

JU

AN

48"

48"

48"

48"

48"

48"

48"

48"

48"

48"

20"

48"

48"

48"

20"

48"

48"

48"

48"48"

48"

20"

48"

20"

48"

48"

48"

48"

48"

48"

48"

48"

48"

48"

48"48"

48"

48"

20"20

"

20"

36"42"

42"48"

CALZ. ERMITA IZTAPALAPA

CALZ. IGNACIO ZARAGOZA

CA

NA

L D

E S

AN

JU

AN

Red secundaria

(6 mca)

Toma domiciliaria

Red primaria

(8 mca)



Principales vialidades Red primaria de tanques y tuberías



110 NUDO

SIMBOLOGÍA

DE 0 % A 50%

LÍMITE DELEGACIONAL

TANQUE ANALIZADO

ESCALA

Dolores2.702 m3/s

PORCENTAJE DE ABASTECIMIENTODEL TANQUE DOLORES.

50 % a 100%

110 NUDO

C. de la Estrella

2.150 m3/s

SIMBOLOGÍA

0% a 50%


TANQUE ANALIZADO

ESCALA

PORCENTAJE DE ABASTECIMIENTODEL TANQUE CERRO DE LA ESTRELLA.

50 % a 100%

Zona de influencia de un tanque obtenida a partir de la difusión de una sustancia



110 NUDO

Chalmita2.166 m3/s

SIMBOLOGÍA

ZONA DE INFLUENCIA DE TANQUE ANALIZADO


TANQUE ANALIZADO

Sta. Isabel1.494 m3/s

Aeroclub1.649 m3/s

ESCALA

110 NUDO

Zona

Norte

SIMBOLOGÍA


ESCALA

Zona

Poniente

Zona

Sur

Zona

Oriente

LÍMITE ZONA DE ESTUDIO

Zona de influencia de varios tanques Macro sectores de influencia



Curva de variación horaria de la demanda

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1Tiempo de simulación (h)

q/q

med

Curva de variación horaria

Tiempo de simulación

1

11:00 am

1 Carga de presión disponible baja Alto consumo de los usuarios

ALIMENTACIÓN

DE LA RED

ALIMENTACIÓN

DE LA RED

Calidad de agua




0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6


q/q

med



2

8:00 pm

2 Carga de presión disponible media Consumo promedio de los usuarios

ALIMENTACIÓN

DE LA RED

ALIMENTACIÓN

DE LA RED




0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6


q/q

med



3

2:00 am

3 Carga de presión disponible alta Consumo bajo de los usuarios

Modelo físico de difusión en redes de tuberías Laboratorio de hidráulica

Un procedimiento

matemático que

determina el avance de

la concentración de

una sustancia a lo largo

de la tubería Nudo i

Gi

Gi

qE

Q1

Q2

Q3

TUBOS QUE SALEN DEL NUDO i CON UN GASTO Gi + qE

TUBOS QUE LLEGAN AL NUDO i CON UN GASTO Qi

Red de agua potable en Colima, Colima


TANQUE "EL DIEZMO"

POZO LIBRAMIENTO

(Reserva)

Solo tiene una

vuelta

Operan solo de

paso TIENEN FUGA

POZO ZONAS ARIDAS

4"

POZO NOPALERA

POZO CUAJIO

TE

POZO LA N

ORIA

(reserva)

abiertas

cerrada

POZO VIBORAS

POZO ZONA MILITAR

100% cerrada

POZO

INFONAVIT

interconectadas la de 12 y 14

4 "

cerradas

4 "

FUERA DE SERVICIO

100%

abie

rta

100% abierta

POZO ORIENTAL6 "

100% abierta

4 "

6 "

POZO

CAÑAVERAL

cerrada

4 "

T. "LÁZARO

CÁRDENAS"

6 "POZO LAZARO

CARDENAS

cerradas

POZO RODEO LA

ESTANCIA II

T. "RODEO LA

ESTANCIA II"

TANQUE

"VIBORAS"

TANQUES

"GEMELOS"

TANQUE

"ORIENTAL"

FUERA DE

SERVICIO

5.0 km

3.6

km

Para proporcionar el servicio a la hora de máximo

consumo. Cantidad de agua


TANQUE "EL

DIEZMO"

POZO

LIBRAMIENTO

(Reserva)

Solo tiene una

vuelta

Operan solo de

paso TIENEN FUGA

POZO ZONAS

ARIDAS

4"

POZO

VIBORAS

FUERA DE SERVICIO

100%

abie

rta

100% abierta

POZO

ORIENTAL6 "

100% abierta

4 "

POZO

CAÑAVERAL

cerrada

T. "LÁZARO

CÁRDENAS"

6 "POZO LAZARO

CARDENAS

TANQUE

"VIBORAS"

TANQUES

"GEMELOS"

TANQUE

"ORIENTAL"

FUERA DE

SERVICIO

DE 6" A 8"

DE 8"

A 10"

DE 6"

A 8"

DE 8"

A 10"

DE 8"

A 10"

DE 6" A 8"

DE 6" A 8"

DE 12"

A 16"

DE 12"

A 16"

DE 12"

A 16"

DE 6"

A 8"

DE 12"

A 14"

DE 8" A 10"

Se sugieren 16 cambios,

pero sólo se requiere

reemplazar 13 tuberías, en

tres tuberías se hacen dos

cambios de diámetro

75%

80%

85%

90%

95%

100%

0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% 14%

Efic

ien

cia

de

l sis

tem

a

Incremento respecto al costo de la red de tuberías actual (%$)

OPCIONES MÉTODO DE REHABILITACIÓN

Modelación matemática de fugas y accesorios

reductores de presión





80 % volumen de agua en un día




RED SIN ACCESORIO REDUCTOR DE PRESIÓN

RED CON ACCESORIO REDUCTOR DE PRESIÓN

Red de agua potable en Colima, Colima


TANQUE "EL DIEZMO"

POZO LIBRAMIENTO

(Reserva)

Solo tiene una

vuelta

Operan solo de

paso TIENEN FUGA

POZO ZONAS ARIDAS

4"

POZO NOPALERA

POZO CUAJIO

TE

POZO LA N

ORIA

(reserva)

abiertas

cerrada

POZO VIBORAS

POZO ZONA MILITAR

100% cerrada

POZO

INFONAVIT

interconectadas la de 12 y 14

4 "

cerradas

4 "

FUERA DE SERVICIO

100%

abie

rta

100% abierta

POZO ORIENTAL6 "

100% abierta

4 "

6 "

POZO

CAÑAVERAL

cerrada

4 "

T. "LÁZARO

CÁRDENAS"

6 "POZO LAZARO

CARDENAS

cerradas

POZO RODEO LA

ESTANCIA II

T. "RODEO LA

ESTANCIA II"

TANQUE

"VIBORAS"

TANQUES

"GEMELOS"

TANQUE

"ORIENTAL"

FUERA DE

SERVICIO

5.0 km

3.6

km

Accesorios reductores de presión


1 accesorio

Mínima demanda



2 accesorios

Mínima demanda



3 accesorios

Mínima demanda



4 accesorios

Mínima demanda



5 accesorios

Mínima demanda



6 accesorios

Mínima demanda



7 accesorios

Mínima demanda



8 accesorios

Mínima demanda



9 accesorios

Mínima demanda



10 accesorios

Mínima demanda



11 accesorios

Mínima demanda



SIN ACCESORIOS CON ACCESORIOS

CARGA DE PRESIÓN DISPONIBLE:

Máxima: 113.54 mca

Promedio: 53.64 mca

Mínima: 7.88 mca

CARGA DE PRESIÓN DISPONIBLE:

Máxima: 72.53 mca

Promedio: 25.64 mca

Mínima: 6.89 mca

Mínima demanda

Conclusiones

• Al día hoy no basta analizar una red de tuberías sólo con la

consigna de suministrar agua a cualquier hora del día con la

presión adecuada. Es necesario considerar de manera

implícita aspectos como

– Fuentes de abastecimiento

– Dotaciones

– Presiones a cumplir en los nudos

– Se debe evitar el consumo de energía eléctrica el los sistemas de bombeo

e hidroneumáticos.

• Se debe garantizar la inocuidad del agua

– Evitar los almacenamientos individuales

– Cloro dentro de los parámetros de la norma

• Campañas de medición permanente en la red

• Capacitar personal técnico

• Implementación de programas que incentiven el uso eficiente

y racional del agua


Coordinación de Hidráulica http://www.canacintraem.org.mx/boletin38-2010.html

análisis hidráulico de una red de agua potable ... · pdf...

Documents