agua potable 3
TRANSCRIPT
-
7/25/2019 Agua Potable 3
1/184
Escuela
Politcnica
Nacional
AGUA POTABLE
Enfermedades de origen hdrico
-
7/25/2019 Agua Potable 3
2/184
Conceptos
1. Agua no tratada
2. Agua parcialmente tratada
3. Agua tratada
-
7/25/2019 Agua Potable 3
3/184
Objetivo
Remocin de patgenos
No hay mejor intervencin en la historia de la medicina que haya salvado
tantas vidas y que haya reducido tanto sufrimiento como la provisin deagua descontaminada (Ewald, 1994; Ewald et al., 1998)
La ruta de transmisin de un patgeno
puede ser interrumpida en dos lugares:
1. Planta de tratamiento de agua potable
2. Planta de tratamiento de aguas residuales
-
7/25/2019 Agua Potable 3
4/184
En funcin del patgeno
1. Infecciones asintomticas: no haydaos al husped.
2. Infecciones moderadas: no hay daopermanente al husped.3. Infecciones severas: puede existir
dao permanente al husped.4. Muerte
-
7/25/2019 Agua Potable 3
5/184
EjercicioConsecuencias de una epidemia de hepatitis A.Estimar el nmero de personas enfermas y obtener elriesgo de muerte de la comunidad.Datos:Poblacin= 10000 personas
Infeccin= 50% de la poblacin
-
7/25/2019 Agua Potable 3
6/184
Respuesta
-
7/25/2019 Agua Potable 3
7/184
Bacterias relacionadas con agua potable
Vibrio Cholerae: Salmonella Shigella
Escherichia coli Campylobacter jejuni Helicobacter pylori Yersinia Enterocolitica Legionalla pneumophila Aeromonas hydrophilia entre otras
-
7/25/2019 Agua Potable 3
8/184
Virus relacionados con agua potable
Polivirus Hepatitis Rotavirus
Astrovirus
entre otros
-
7/25/2019 Agua Potable 3
9/184
Escuela
Politcnica
Nacional
AGUA POTABLE
Factores que afectan al consumo
-
7/25/2019 Agua Potable 3
10/184
Objetivo:Entender la variacin de la demanda de
agua
-
7/25/2019 Agua Potable 3
11/184
1. Tipo de comunidad
i. Sector residencialii. Sector comercialiii. Sector industrial
iv. Sector recreacional
Existirentonces unconsumo de
aguapredominante
1.1 Consumodomstico.
Consumo familiar
Lavado de ropa
Baos Lavado de autos Riego de jardines
-
7/25/2019 Agua Potable 3
12/184
1.2 Consumo comercial o industrialGasto significativo. Ejemplos:
Curtiembre Fbricas de caf .etc
1.3 Consumo pblico
Parques Jardines Plazas
-
7/25/2019 Agua Potable 3
13/184
1.4 Consumo por prdidas en la red
Tuberas en mal estado Vlvulas defectuosas Conexiones defectuosas
1.5 Consumo por incendio
2. Factores socioeconmicos
Tipo de vivienda Nmero de vehculos
Nmero de sanitarios
-
7/25/2019 Agua Potable 3
14/184
2. Factores socioeconmicos
Tipo de vivienda Nmero de vehculos Nmero de sanitarios
3. Factores climticos
Temperatura
Sensacin trmica4. Tamao de la comunidad
A mayor desarrollo mayor consumo
-
7/25/2019 Agua Potable 3
15/184
Escuela
Politcnica
Nacional
AGUA POTABLE
Valores lmites para el agua potable
-
7/25/2019 Agua Potable 3
16/184
Att./No
.
Parameter Unit Limit value
1/1 Escherichia coli (100 ml)-1 0
1/2 Enterokokken (100 ml)-1 0
1/3 Coliforme Bacteria (100 ml)-1 0
2/I/1 Acrylamid mg/l 0,0001
2/I/2 Benzole mg/l 0,001
2/I/3 Boron mg/l 1
2/I/4 Bromate mg/l 0,01 *) (01.01.2008)
2/I/5 Chrome mg/l 0,05
2/I/6 Cyanide mg/l 0,05
2/I/7 1,2-Dichlorethane mg/l 0,003
2/I/8 Fluoride mg/l 1,5
2/I/9 Nitrate mg/l 50
2/I/10 Biozids individual mg/l 0,0001
2/I/11 Biozids in total mg/l 0,0005
-
7/25/2019 Agua Potable 3
17/184
Att./No
.
Parameter Unit Limit value
2/I/12 Mercury mg/l 0,001
2/I/13 Selen mg/l 0,01
2/I/14 Tetra-chlore-ethen und Tri-chlore-ethen mg/l 0,01
2/II/1 Antimon mg/l 0,005
2/II/2 Arsenic mg/l 0,01
2/II/3 Benzo-(a)-pyren mg/l 0,00001
2/II/4 Lead mg/l 0,01 *) (01.12.2013)
2/II/5 Cadmium mg/l 0,005
2/II/6 Epichlorehydrine mg/l 0,0001
2/II/7 Copper mg/l 2
2/II/8 Nickel mg/l 0,02
2/II/9 Nitrite mg/l 0,5
2/II/10 Polycyclic aromatic carbon hydroxids mg/l 0,0001
2/II/11 Trihalogenmethane mg/l 0,05
2/II/12 Vinyl chloride mg/l 0,0005
-
7/25/2019 Agua Potable 3
18/184
Anl./Nr
.
Parameter Unit Limit value
3/1 Aluminium mg/l 0,2
3/2 Unionised Ammonia mg/l 0,5
3/3 Chloride mg/l 250
3/4 Clostridium perfringens (100 ml)-1 0
3/5 Ferric mg/l 0,23/6 Colour (spectral Absorption coefficient
Hg 436 nm)
m-1 0,5
3/7 Odour limit value 1 2 at 12 C, 3 at 25 C
3/8 Taste 1 Acceptable for consumer
3/9 Colony number at 22 C 1 Without anomal change
3/10 Colony number at 36 C 1 Without anomal change
3/11 Conductivity S/cm 2500 at 20 C
3/12 Manganese mg/l 0,05
3/13 Sodium mg/l 200
-
7/25/2019 Agua Potable 3
19/184
Escuela
Politcnica
Nacional
AGUA POTABLE
Dotaciones
-
7/25/2019 Agua Potable 3
20/184
La unidad para dotaciones es:
Valores recomendados para comunidades < 1000
Poblacin Clima DotacionesBsica Media actual Media futura
0-250 FroTemplado
Clido
202525
253030
455050
251-500 FroTemplado
Clido
253040
303545
505565
501-1000 FroTemplado
Clido
3040
50
3545
60
5565
80
-
7/25/2019 Agua Potable 3
21/184
Valores recomendados para comunidades > 1000
Poblacin Clima DotacionesBsica Media actual Media futura
1000-5000 FroTemplado
Clido
120150130160170200
5001-50000 FroTemplado
Clido
180200190220
200230> 50001 Fro
TempladoClido
200220230
* En general se debe hacer un estudio del consumoen la zona de influencia del proyecto.
-
7/25/2019 Agua Potable 3
22/184
Escuela
Politcnica
Nacional
AGUA POTABLE
Periodos de diseo
-
7/25/2019 Agua Potable 3
23/184
Un sistema de agua potable debe estar enconformidad con:
1. Una eficiencia del 100%2. Suficiente capacidad de conduccin3. La resistencia de los materiales debe ser la
adecuada
PERIODO DE DISEO
Comunidades < 1000 habitantes = 20 aos
-
7/25/2019 Agua Potable 3
24/184
Comunidades > 1000 habitantes
Vida til de algunos tipos de tuberas
-
7/25/2019 Agua Potable 3
25/184
Alternativa para el clculo del periodo de diseo.Sharma and Swamee (2004)
Para sistemas a gravedad
Para sistemas de bombeo
Donde: = factor de descuentor = tasa de incremento de agua. Tal que
-
7/25/2019 Agua Potable 3
26/184
Factores determinantes del periodo de diseo
1. Durabilidad de las instalaciones.
2. Facilidades de construccin y posibilidades deampliacin.
3. Crecimiento de la poblacin.4. Financiamiento y tasas de inters.5. Nuevas tecnologas.
-
7/25/2019 Agua Potable 3
27/184
Escuela
Politcnica
Nacional
AGUA POTABLE
Variaciones del consumo
-
7/25/2019 Agua Potable 3
28/184
Tipos de variaciones
1. Estacionales.2. Mensuales.3. Diarias.
4. Horarias.
Se lo puedeexpresar enfuncin delCONSUMO MEDIO
DIARIO (Qm)
-
7/25/2019 Agua Potable 3
29/184
Consumo medio diario. (Qm)
Promedio de los consumos diarios durante unao de registros. Unidad [l/s]
86400 Donde:P= poblacin al final del periodo de diseo
Dot= Dotacin
86400
-
7/25/2019 Agua Potable 3
30/184
Consumo mximo diario. (QMD)
Da de mximo consumo de una serie deregistros observados durante los 365 das delao.
1 Donde:Qm= consumo medio diario
K1= Coeficiente entre 1.3 y 1.5
-
7/25/2019 Agua Potable 3
31/184
Consumo mximo horario. (QMH)
Consumo al de la hora de mximo consumo delda de mximo consumo.
2 Donde:Qm= consumo medio diario
K2= Coeficiente entre 2 y 3
-
7/25/2019 Agua Potable 3
32/184
Factores pico: horario y diario
(DVGW-W 400-1)
-
7/25/2019 Agua Potable 3
33/184
Smbolo Definicin Dimensionamiento
Qm Consumo medio diario Costos
QMD Consumo mximo diario Extraccin de agua,almacenamiento
QMH Consumo mximo horario Redes de distribucin
mdMD QfQ
mQ hMH fQ
Definicin y aplicacin de factores pico
-
7/25/2019 Agua Potable 3
34/184
Caudales de diseo poblaciones >1000 hab
FUENTE: cpe inen 5, parte 9-1 1992
-
7/25/2019 Agua Potable 3
35/184
Ejercicio.
1. Por qu las redes de distribucin y reservorios son
dimensionados con diferentes parmetros?2. Por qu los factores o coeficientes disminuyen para ciudades
con mayor poblacin?3. Por qu necesitamos reservorios para sistemas de agua
potable?4. En una pequea comunidad con 2000 habitantes se consumeen promedio 0.25 metros cbicos por persona diariamente.
1. Cul es la cantidad de agua necesaria para sureservorio. Qu caudal es necesario para su red dedistribucin.
2. Anualmente 5% del consumo de agua diario esnecesario para riego de jardines. Qu cantidad de aguaes necesaria para los jardines? Asumir que se riega 30
das al ao durante 4 horas.
-
7/25/2019 Agua Potable 3
36/184
Tarea.
En una comunidad de 9800 habitantes se consume
125L/(persona*da). Adicionalmente hay un hospital con 180camas y una escuela con 490 estudiantes. Para el hospital utilizarun fd=1.3 y un fh=3.2. Para la escuela utilizar un fd=1.7 y unfh=7.5. Calcular los consumos parciales y el consumo total.
Usuario Unidad Dotacin especfica
Escuela L/(estudiante*d) 8
Hospital L/(cama*d) 500
-
7/25/2019 Agua Potable 3
37/184
Escuela
Politcnica
Nacional
AGUA POTABLEClases de tubera
Tipo de material Presiones internas de trabajo
-
7/25/2019 Agua Potable 3
38/184
De acuerdo al material
1. Tuberas de acero
Caractersticas Buena resistencia Costos elevados Dependiendo de la tubera depender
la costura. En funcin del suelo se requiere
proteccin catdica para evitarcorrosin
-
7/25/2019 Agua Potable 3
39/184
De acuerdo al material
2. Tuberas de hierro fundido
Caractersticas Resistencia a la corrosin La presencia de grafito la convierte en
tubera frgil. Su condicin limita su utilizacin.
-
7/25/2019 Agua Potable 3
40/184
De acuerdo al material
3. Tuberas de hierro fundido dctil
Caractersticas La presencia de magnesio de manera
que el grafito adopte formasgranulares. Material menos frgil que
el hierro fundido.
-
7/25/2019 Agua Potable 3
41/184
De acuerdo al material
4. Tuberas de hierro galvanizado
Caractersticas
Contenido de carbn < que el delhierro fundido. Resistencia a corrosines menor.
Recubrimiento de zinc.
-
7/25/2019 Agua Potable 3
42/184
De acuerdo al material
5. Tuberas de asbesto cemento.
Caractersticas
Tubera mas frgil que el hierrofundido
Material inerte a la corrosin.
-
7/25/2019 Agua Potable 3
43/184
De acuerdo al material
6. Tuberas de plstico PVC.
Caractersticas
Buena maniobrabilidad. Menor peso. Menores de costos por transporte e
instalacin. Inerte a la corrosin.
-
7/25/2019 Agua Potable 3
44/184
De acuerdo a las Presiones internas detrabajo.
En funcin de la norma se utilizadiferente nomenclatura. Generalmente sehabla de clases de tubera.
Un tubo soporta presionesinternas como:
Presiones hidrostticasPresiones hidrodinmicas
-
7/25/2019 Agua Potable 3
45/184
De acuerdo a las Presiones internas detrabajo.
Las unidades de presin pueden ser:
1 Kg/cm2 10 mca (metros columna de agua) Aprox 1 atm etc
E l
-
7/25/2019 Agua Potable 3
46/184
Escuela
Politcnica
Nacional
AGUA POTABLEPoblacin actual y futura
bj i
-
7/25/2019 Agua Potable 3
47/184
Objetivo
Conocer la cantidad de agua que se requiere enel futuro.
Factores:
1. Periodo de diseo (lapso de funcionamiento
del sistema a plena capacidad).
2. Poblacin al final del periodo.3. Consumo de agua en ese periodo
C i i d l bl i
-
7/25/2019 Agua Potable 3
48/184
Crecimiento de la poblacin.
Poblacin crece por:
Nacimientos
Migracin
Anexin
Poblacin decrece por:
Muertes
Migracin
ndice de:1. Natalidad2. Mortalidad
El ndice cambiar por:1. Restricciones inmigracin.2. Avances en la higiene.3. Adelantos en la nutricin.4. Descubrimientos en la
medicina.5. Fluctuaciones en la economa.
Crecimiento idealizado de la poblacin
-
7/25/2019 Agua Potable 3
49/184
Crecimiento idealizado de la poblacin.
C. aritmtico:
C. geomtrico:
(), ,
()
-
7/25/2019 Agua Potable 3
50/184
Mtodo aritmtico
1 + 1 0
En donde:
P= poblacin al final del periodo de diseon= Periodo comprendido entre el ltimo censoconsiderado y el ltimo ao del periodo de diseo.
m= periodo intercensal entre los censos P1 y P0
-
7/25/2019 Agua Potable 3
51/184
Mtodo Geomtrico
1(1+ )^
En donde:
P= poblacin al final del periodo de diseoP1= poblacin actualr= tasa de crecimiento
n= # de aos entre el ltimo censo y el ltimo ao delperiodo de diseo
-
7/25/2019 Agua Potable 3
52/184
Interpolacin y extrapolacin lineal
+ ( )
En donde:
P= poblacin al final del periodo de diseoPi= poblacin inicialti= fecha inicial
tf= fecha finalKa= constante = (p2-p1)/(t2-t1)
-
7/25/2019 Agua Potable 3
53/184
Ejercicio.
Comparar los Qm, QMD,QMH actuales con los consumos
en 20 aos si la poblacin se contrae en 1% por ao y ladotacin disminuye a 100 L/(personas*da) . En lacomunidad hay 9800 personas.
PresenteQm /d 1398.1QDM /d 2450.0QMH
/h 229.7
E l
-
7/25/2019 Agua Potable 3
54/184
Escuela
Politcnica
Nacional
RecapitulacinCriterios bsicos para el diseo1. Factores que afectan al consumo2. Valores lmite
3. Dotaciones4. Periodo de diseo5. Variaciones del consumo6. Clases de tubera7. Poblacin actual y futura
E l
-
7/25/2019 Agua Potable 3
55/184
Escuela
Politcnica
Nacional
AGUA POTABLETransporte de agua
-
7/25/2019 Agua Potable 3
56/184
Es posible clasificar el tipo de flujo engrupos.
Flujo uniforme: Si la velocidad es la misma enmagnitud y direccin en todos los puntos.
Flujo no uniforme: En un instante dado, lavelocidad no es la misma en todos los puntos.
Flujo estacionario o permanente: Si la velocidad,presin y seccin transversal puede diferir de un
punto al otro pero no cambian con el tiempo. Flujo no permanente o no estacionario: Si en unpunto las condiciones cambian con el tiempo.
-
7/25/2019 Agua Potable 3
57/184
Es posible clasificar el tipo de flujo engrupos.
Flujo uniforme: ;
Flujo no uniforme:
; Flujo estacionario o permanente:
; Flujo no permanente o no estacionario:
;
-
7/25/2019 Agua Potable 3
58/184
Ejemplos de combinaciones
Flujo estacionariouniforme: (Fluido normal) Fluidode agua en una tubera con dimetro y velocidadconstanteFlujo estacionariono uniforme: Fluido en una
tubera con diferente seccin transversal. La velocidadcambiar con la longitud de la tubera hacia la salida.Flujo no estacionariouniforme: Fluido de agua enuna tubera con dimetro constante conectado a unabomba con un Q constante la cual es apagadaposteriormente.Flujo no estacionariono uniforme: Ondas en un
canal.
f i
-
7/25/2019 Agua Potable 3
59/184
Modelos de fluidos
3D, Turbulento Investigacin de procesos locales
1D, No estacionario y no uniforme Modelos numricos Eventos histricos Alternativas
1D, estacionario y uniforme Diseo y dimensionamiento general
-
7/25/2019 Agua Potable 3
60/184
Flujo estacionariouniforme
1 2 1 2
;
Relacin nica entre Q y h.
NOHistresis
Conservacin de energa (Bernoulli)
-
7/25/2019 Agua Potable 3
61/184
Conservacin de energa. (Bernoulli)
1. Cintica (movimiento)2. Carga Presin
3. Potencial
Prdida de energa
Escuela
-
7/25/2019 Agua Potable 3
62/184
Escuela
Politcnica
Nacional
AGUA POTABLE
Extraccin de agua
Subterrneas (pozos) Superficiales
C i i d t bl
-
7/25/2019 Agua Potable 3
63/184
Composicin de agua no potable
Aguas subterrneas
Valores tpicos
Composicin de agua no potable
-
7/25/2019 Agua Potable 3
64/184
Composicin de agua no potableAgua en una presa
Parameter Unit Wahnbach
(Siegelsknippen)
Klingenberg
(Coschtz)
Muldenberg
(Muldenberg)
Temperature C 3,86,7 4,014,5 0,712,8
pH-value 6,8...7,1 6,6...7,7 4,3...4,9
Oxygen mg/l 5,9...11,1 7,8...12,3 5,8...12,9
DOC mg/l 0,48...1,27 2,2...2,6 2,0
SAC 436 nm m-1
0,06...0,08 0,14...0,46 < 0,1...0,4Turbidity TE/F 0,48...1,27 0,3...1,8 0,43...2,5
AOX mg/l < 0,01 < 0,01...0,018 < 0,0015
KS 4,3 mol/m 0,43...0,50 0,15...0,4 0,01...0,03
Hardness mol/m 0,7...0,8 0,5...0,7 0,17...0,19
Aluminium mg/l 0,02...0,27 < 0,02...0,16 0,62...0,96
Nitrate mg/l 16...17 12...19 2,0...3,6
Ferric, total mg/l < 0,01...0,03 < 0,05...0,12 < 0,17...0,60
Manganese mg/l 0,01...0,19 0,024...0,14 0,48...0,59
Arsenic g/l < 0,5 1,0...2,9 < 1,0
Colonies no. at 20 C ml-1 22...1490 0... > 1000 0...528
Coliformes 1/100 ml 0...12 0 0
Composicin de agua no potable
-
7/25/2019 Agua Potable 3
65/184
Composicin de agua no potableAgua de un ro
Parameter Unit Elbe
(Hosterwitz)
Donau at Leipheim
Mean 2001
Temperature C 0,622,5 10,4
pH-value 7,3...8,6 8,12
Oxygen mg/l 4,4...11,8 10,51
DOC mg/l 4,6...6,6 2,85
SAC 436 nm m-1
0,65...1,9 n.b.Turbidity TE/F 34...140 8,48
AOX mg/l 0,022...0,199 0,012
KS 4,3 mol/m 1,2...2,15 4,27
Hardness mol/m 1,4...2,1 2,5
Aluminium mg/l 0,025...0,82 0,04
Nitrate mg/l 16...30 13,7
Ferric mg/l 0,25...4,4 0,02
Manganese mg/l < 0,02...0,51 < 0,0050
Arsenic g/l 2,5...3,3 0,00014
Colonies no. at 20 C ml-1 1000... > 168 000 5651
Coliforms 1/100 ml > 2400 13393
Composicin de agua no potable
-
7/25/2019 Agua Potable 3
66/184
Composicin de agua no potableAgua de un lago
Parameter Unit Lake of Constance (60 m depth)
Mean 2000
Temperature C 5,1
pH-value 8,05
Oxygen mg/l 10,6
DOC mg/l 1,3
SAC 254 nm m-1 3,1
SAC 436 nm m-1 Not detectable
Turbidity FNU 0,51
AOX mg/l 0,006
KS 4,3 mol/m 2,52
KB 8,2 mol/m 0,03
Hardness dH 8,97
Aluminium mg/l 0,0085
Nitrate mg/l 4,5
Ferric mg/l 0,010
Manganese mg/l 0,0009
Arsenic mg/l 0,0013
-
7/25/2019 Agua Potable 3
67/184
CONCEPTOS BSICOS DE HIDROGEOLOGA
Qu es el agua subterrnea?
El agua subterrnea que puede llenar parcialmente ototalmente el espacio entre sus poros.
SUELO
AGUAAIRE
-
7/25/2019 Agua Potable 3
68/184
INGENIERA CIVILHIDROLOGA
4 Acuferos (Hidrogeologa)
Acuferos confinadosAcuferos no confinados
Hidrogeologa
-
7/25/2019 Agua Potable 3
69/184
Hidrogeologa
suelos no consolidados suelos consolidados
Conceptos bsicos
-
7/25/2019 Agua Potable 3
70/184
Conceptos bsicos.
Agua de Constitucin: es aquella que hace parte de la estructura no molecular de laspartculas slidas.
Agua adsorbida: Se refiere a aquellas partculas de agua que las envuelve y seadhiere fuertemente a las partculas slidas.
Agua higroscpica: Es aquella que todava se encuentra en los suelos secos expuesta alaire libre.
Agua capilar: es aquella que en los suelos de grano fino sube por los intersticioscapilares.
Agua libre: es la que se encuentra en una determinada zona del terreno llenandotodos los vacos, su estudio se rige por las leyes de la hidrulica.
Conceptos bsicos
-
7/25/2019 Agua Potable 3
71/184
Conceptos bsicos.
Vt = Vv + Vs = Vaire + Va + VsPt = Ps + Pa
Pa = Va . raPs = Vs . rgGs = rg/ raPs = Vs . Gs . ra
100% xPs
Pah
Humedad
Peso especfico aparente
Vt
Pth
Peso especfico aparenteseco de un suelo seco
Vt
Pss
ndice de vacos
Vs
Vve
Conceptos bsicos
-
7/25/2019 Agua Potable 3
72/184
Conceptos bsicos.
Vt = Vv + Vs = Vaire + Va + VsPt = Ps + Pa
Pa = Va . raPs = Vs . rgGs = rg/ raPs = Vs . Gs . ra
Porosidad
e
e
VsVvVs
en
VvVsVt
VsVt
VsVv
Vt
Vvn
e
en
1/
/
/
1
Conceptos bsicos
-
7/25/2019 Agua Potable 3
73/184
Conceptos bsicos.
GRADO DE SATURACIN DE UN SUELO (s)
Conceptos bsicos
-
7/25/2019 Agua Potable 3
74/184
Conceptos bsicos.
Grado de aireacin
SA
x
Vv
VaVvA
xVv
aireVA
1
100
100
Distincin (Dos conceptos DIFERENTES)
AGUA DEL SUELO AGUA SUBTERRANEA
Zona no saturada ozona de aireacin
Zona saturada
Zona capilar
Zona no saturada
Zona del agua del suelo
Contenido de humedad
Alturadesdelazonasaturada
Conceptos bsicos
-
7/25/2019 Agua Potable 3
75/184
Conceptos bsicos.
Distincin (Dos conceptos DIFERENTES)
AGUA DEL SUELO AGUA SUBTERRANEA
Zona no saturada ozona de aireacin
Zona saturada
En que punto habrmayor presin?
Presin hidrosttica
Presin hidrosttica
-
7/25/2019 Agua Potable 3
76/184
Presin hidrosttica
h= altura de la columna de agua [m] o tambin llamado carga (pressurehead)= densidad del lquido [kg/m3]g= gravedad [9.81 m/s2]
HAY CAMBIO DE
PRESIN PERO
NO HAY
MOVIMIENTO!
Presin en un acufero confinado
-
7/25/2019 Agua Potable 3
77/184
Presin en un acufero confinado
Capa confinada (confined bed)
Acufero confinado(confined aquifer)
Ecuacin?
Considerando un cambio de presin del agua. Ecuacin?
Cul es la conclusin?
Presin en un acufero confinado
-
7/25/2019 Agua Potable 3
78/184
Presin en un acufero confinado
Capa confinada (confined bed)
Acufero confinado(confined aquifer)
El Cambio en genera propiedades en el
almacenamiento del agua
Acuferos confinados y no confinados
-
7/25/2019 Agua Potable 3
79/184
Acuferos confinados y no confinados
Roca
Cota 0.00
Acuferos confinados y no confinados
-
7/25/2019 Agua Potable 3
80/184
Acuferos confinados y no confinados
Roca
Cota 0.00
Acuferos no confinados
Roca
Cota 0.00
Acuferos confinados
Nivel fretico Lnea de presin
Acuferos confinados y no confinados
-
7/25/2019 Agua Potable 3
81/184
Acuferos confinados y no confinados
Acufero P. OBS. 1 P. OBS. 2 P. OBS. 3 P. OBS. 4
A --- ---
B ---
C
D
Propiedades de almacenamiento de agua subterranea
-
7/25/2019 Agua Potable 3
82/184
Propiedades de almacenamiento de agua subterranea
Cambio relativo en el volumende agua [-]
Compresibilidad del agua [LT2/M].4.4*10-10m2 /N
Cambio en la presin hidrosttica[M/L/T2]
Propiedades de almacenamiento de agua subterranea
-
7/25/2019 Agua Potable 3
83/184
Propiedades de almacenamiento de agua subterranea
Cambio relativo en el volumende agua [-]
Compresibilidad del medio poroso[LT2/M].
Cambio de presin delmedio poroso [M/L/T2]
Coeficiente de almacenamiento de acuferos confinados
-
7/25/2019 Agua Potable 3
84/184
Coeficiente de almacenamiento de acuferos confinados
Confinamiento superior
Confinamiento inferior
Espesor m
Ej. Presin hidrosttica esreducida en 1 unidad. m3
Ej. rea = 1m2
Vt= A*m
-
7/25/2019 Agua Potable 3
85/184
INGENIERA CIVIL5 Ley de Darcy
LEY DE DARCY
-
7/25/2019 Agua Potable 3
86/184
LEY DE DARCY
-
7/25/2019 Agua Potable 3
87/184
Objetivo?
Medir:
Caudal Velocidad Diferencia de presin Distancia del fluido Seccin transversal
LEY DE DARCY
-
7/25/2019 Agua Potable 3
88/184
Para continuar se debe entender 4 conceptosdiferentes.1. Presin hidrosttica2. Carga de presin (altura)3. Carga hidrulica o carga piezomtrica
4. Cota (carga por elevacin)
p h g
h z g + ?
Elevacin
LEY DE DARCY
-
7/25/2019 Agua Potable 3
89/184
El caudal es: Proporcional a la seccin transversal
Proporcional a la carga hidrulica
Inversamente proporcional a la distancia de recorrido
El flujo de agua subterrnea se mover de regiones con
mayores cargas hidrulicas a regiones con menores cargas
hidrulicas
K= conductividad hidrulica
K= Unidades [L/T]. NO ES VELOCIDAD
Gradiente hidrulica.
Diferencia de cargahidrulica
Distancia
Seccin transversal.
K= conductividad hidrulica
-
7/25/2019 Agua Potable 3
90/184
GravaArena gruesaArena mediaArena finaArena limosa
LimoArcilla
En funcin del
fluido:1. Densidad2. Viscosidad3. Temperatura
YEn funcin delmedio poroso:1. Porosidad
efectiva2. Tamao del
grano
K= conductividad hidrulica
-
7/25/2019 Agua Potable 3
91/184
Permemetro con carga constante Permemetro con carga variable
Conductividad hidrulica y permeabilidad intrnseca
-
7/25/2019 Agua Potable 3
92/184
Permeabilidad
intrnseca [L2]
Densidad [M/L3]
Gravedad [L/T2]
Viscosidad dinmica
Densidad [M/L3]
viscosidad
cinemtica
[L2/T]
Velocidades
-
7/25/2019 Agua Potable 3
93/184
Seccin transversal = ne * A
Velocidad lineal
Velocidad de darcy
Heterogeneidad de acuferos
-
7/25/2019 Agua Potable 3
94/184
Heterogeneidad (por losmenos una propiedad vara
con el espacio)
Homogeneidad (sus
propiedades no varan en elespacio)
Flujo paralelo a sistema de capas
-
7/25/2019 Agua Potable 3
95/184
Capa 3Capa 4
Capa 4
Q
L
h (perdida decarga)
Capa 3Capa 4
Capa 4
Q
h (perdida
de carga)
Entonces existir una conductividad hidrulica efectiva
Flujo paralelo a sistema de capas
-
7/25/2019 Agua Potable 3
96/184
Para ambos posibles flujos se puede obtener conductividadeshidrulicas efectivas
Dependiendo del flujo se podr obtener el promedio aritmtico o
promedio armnico
Paralelo al concepto de conductividad hidrulica se puede obtener laresistencia hidrulica.
Conductividades grandes equivalen a resistencias pequeas
(1/K)
Flujos paralelos a las capas. Conductividad hidrulica efectivaequivale al promedio aritmtico y la resistencia al promedio
armnico.
Flujos perpendiculares a las capas. Conductividad hidrulica
efectiva equivale al promedio armnico y la resistencia al
promedio al promedio aritmtico.
Anisotropa y efectos escala
-
7/25/2019 Agua Potable 3
97/184
Se considera un medio poroso isotrpico si las propiedades sonindependientes de la direccin.
Se considera un medio poroso anistropo si al menos una de sus
propiedades son dependientes de la direccin
El movimiento del agua subterrnea est en funcin de laanisotropa. Sin embargo, en acuferos no consolidados, la
heterogeneidad es posiblemente ms importante.
Isotrpico Anistropo
Q
-
7/25/2019 Agua Potable 3
98/184
Ley de Darcy
En acuferos isotrpicos En acuferos anistropos
El experimento de Darcy est relacionado con un flujo
estacionario 1D. Entonces, la carga hidrulica depende de unacoordenada. Si el flujo estacionario es considerado como 3D,
entonces, h=h(x,y,z).
Los acuferos son usualmente considerados como sistemas 2D
siempre y cuando el flujo vertical sea muypequeocomparado
con el flujo horizontal
Isolneas e Isosuperficies
-
7/25/2019 Agua Potable 3
99/184
Isolneas (isosuperficies) son curvas (superficies) en donde unacantidad fsica asume un valor.
Problemas 2D: isolneas Varias isolneas generan un plano Problemas 3D: isosuperficies
Ejm. Isolneas de carga de
un modelo 2D de flujo de
agua subterranea.
Carga hidrulica en
m.s.n.m.Intervalos 0.1m
Tringulo hidrolgico y aplicacin
-
7/25/2019 Agua Potable 3
100/184
Ac. Heterogneo K=K(x,y,z)
Ac. Homogneo K=cst.
Velocidades de Darcy
-
7/25/2019 Agua Potable 3
101/184
Lneas de flujo y redes de flujo
-
7/25/2019 Agua Potable 3
102/184
Lneas de flujo son curvas tangenciales a la direccin del flujo Por definicin, no existe un componente de flujo perpendicular a las
lneas de flujo.
Las lneas de flujo son perpendiculares a las isolneas de carga
Las Redes de flujo con un conjunto de isolneas y lneas de flujo.
Las redes de flujo son aplicadas usualmente a escenarios de flujo 2D.
-
7/25/2019 Agua Potable 3
103/184
INGENIERA CIVILHIDROLOGA
6. Pozos
Lneas de flujo y redes de flujo
-
7/25/2019 Agua Potable 3
104/184
Roca
Cota 0.00
Q
Carga hidrulica(isolneas de carga)
Lneas de flujo
pozo
Ptoestancamiento
Velocidad cero
Lneas de flujo y redes de flujo (REGLAS)
-
7/25/2019 Agua Potable 3
105/184
Es necesario conocer las condiciones de borde ! Para luego dibujar las
redes de flujoreglas del partido
Carga constante No hay flujo nivel fretico nivel fretico
Condiciones de borde impermeables representan una lnea de flujo
Condiciones de borde con carga constante representan isolneas
Simetras en la geometra y condiciones de borde se traduce en redes simtricas Isolneas y lneas de flujo funcionan solo en zonas saturadas y no cruzan el nivel
fretico
Las isolneas no se intersectan entre si.
Las lneas de flujo no se intersectan entre si.
Las lneas de flujo nunca se cierran. Comienzan en un punto y terminan en otro
Isolneas y lneas de flujo deben formar cuadrados curvilineos
-
7/25/2019 Agua Potable 3
106/184
-
7/25/2019 Agua Potable 3
107/184
Ley de Darcy
En acuferos isotrpicos En acuferos anistropos
En un acufero anistropo existe una direccin con una
conductividad hidrulica mxima y otra con una conductividadhidrulica mnima. Generalmente son perpediculares.
Anlisis matricial
-
7/25/2019 Agua Potable 3
108/184
gradiente
movimiento
gradiente
movimiento
Isotrpico Anistropo
Ejemplos de redes de flujo en acuferos anistropos
-
7/25/2019 Agua Potable 3
109/184
Pozos de agua
-
7/25/2019 Agua Potable 3
110/184
http://www.youtube.com/watch?v=8K6V450StO4
Pozos de agua
-
7/25/2019 Agua Potable 3
111/184
Disminucin del nivel de agua
Nivel de agua
Excavacin
Pozos
Ecuaciones de acuferos confinados y no confinados
-
7/25/2019 Agua Potable 3
112/184
max 2 ( )
15 1
3 0 0 0 ( 1962)
Escuela
P lit i
-
7/25/2019 Agua Potable 3
113/184
Politcnica
Nacional
AGUA POTABLE
Conducciones A flujo libre A presin (Gravedad o por bombeo)
Conducciones a presin
-
7/25/2019 Agua Potable 3
114/184
Estructuras especiales y accesorios
-
7/25/2019 Agua Potable 3
115/184
Tanques rompe cargas Vlvulas reductoras de presin Chimeneas de equilibrio Vlvulas de aire Vlvulas de desage Reducciones
Codos Anclajes
Conservacin de energa. (Bernoulli)
-
7/25/2019 Agua Potable 3
116/184
1. Cintica (movimiento)2. Presin3. Potencial
Prdida de energa
Hazen-WilliamsAllen Hazen y Stewart Williams
-
7/25/2019 Agua Potable 3
117/184
y
S.I. V 0 . 8 4 9 C . .
Donde:
V: velocidad [m/s]
Q: caudal en
/
C: coeficiente de H.W. (revisar tabla)
R: Radio hidrulico (rea de la seccin transversal/permetro mojado)
s: pendiente de la lnea de energa o perdida de carga unitaria o gradiente hidrulico
s=hf [m] / L [m] . Es decir, Atura disponible / longitud de la tubera
D: dimetro interno de la tubera [m]
Utilizando Q = A * V se tiene que obtener
Q 0 . 2 8 C . .
Tipp: una buena
velocidad es 2m/s
Hazen-WilliamsAllen Hazen y Stewart Williams
-
7/25/2019 Agua Potable 3
118/184
y
C: coeficiente de H.W.
Clase LBS/pulg2 m de agua
100 100 70
150 150 105
200 200 140
250 250 175
Ejemplo clases de tubera. AWWA
EJERCICIO
-
7/25/2019 Agua Potable 3
119/184
Determinar la perdida carga de una tubera
de 1000 con un dimetro interno de 500mm conun caudal de 0.25 metros cbicos por segundo.Material utilizado: acero soldado
Hazen-WilliamsAllen Hazen y Stewart Williams
-
7/25/2019 Agua Potable 3
120/184
Donde:
: coeficiente en funcin de C y D (ver tablas)
Q: caudal en /n: 1.85 2 en funcin de la tabla
s=hf [m] / L [m] . Es decir, Atura disponible / longitud de la tubera
Nota: el diseo consistir en aprovechar el mximo desnivel (hf) y escoger la tuberaque se ajuste al factor alfa
Ejercicio
-
7/25/2019 Agua Potable 3
121/184
Cotas en msn
325.5
304
257
186.4
317
290.6
Dibujar la lnea de presin esttica?
Punto crtico?
Disponibilidad de carga?
Qu caudal se utilizar para el diseo?
En donde est la carga mxima?
Qu tubera soportar la presin esttica?
34.90
1
139.1A
B C
D
E
F
Ejercicio
-
7/25/2019 Agua Potable 3
122/184
Cotas en msn
325.5
304
257
186.4
317
290.6
Considerando la tubera mas econmica (clase 100). Hasta que cota se podr
utilizar esa tubera?
presin esttica
255.5Clase 100
200 110 255 67 688
220.5Clase 150
185.5Clase 200
Ejercicio
-
7/25/2019 Agua Potable 3
123/184
Cotas en msn
325.5
304
257
186.4
317
290.6
presin esttica
Clase 100
200 110 255 67 688
Clase 150
Clase 200
Clase 100
Clase 100
Clase 100
Ejercicio
-
7/25/2019 Agua Potable 3
124/184
Cotas en msn
325.5
304
257
186.4
317
290.6
presin esttica
Clase 100
200 110 255 67 688
Clase 150
Clase 200
Clase 100
Clase 100
Clase 100
Con la frmula de H.W. que dimetros se deben utilizar?. Asumir un Q= 40 l/s
y un C=100
Ejercicio
-
7/25/2019 Agua Potable 3
125/184
Metodologa
1.- Entender el problema
Se necesita cubrir una demanda de agua potable. Es decir llevar el agua de un
punto hacia otro
A B
Ejercicio
-
7/25/2019 Agua Potable 3
126/184
Metodologa
2.- Hacer una primera aproximacin, es decir, un hacer un clculo grueso para
luego afinar el clculo
A
B
h1
h2
1 + 2 1 1 + 2 2
L1 L2
presin esttica
???
Ejercicio2.- Hacer una primera aproximacin, es decir, un hacer un clculo grueso para
-
7/25/2019 Agua Potable 3
127/184
p p , , g p
luego afinar el clculo. Definir dos tramos!
A
B
h1
h2
1 + 2 1 1 + 2 2
L1 L2
presin esttica
zoom in
L
hs
1
Ejercicio2.- Hacer una primera aproximacin, es decir, un hacer un clculo grueso para
-
7/25/2019 Agua Potable 3
128/184
p p , , g p
luego afinar el clculo. Definir dos tramos!
A
B
h1
h2
1 + 2 1 1 + 2 2
L1 L2
presin esttica
1+21320Q=A*VCon un 200 mm (ASUMIDO) calculamos velocidad, es decir,
(0.04m3/s)/(pi*0.4^2)= 1.27m/s
Ahora con un 160 (ASUMIDO) velocidad = 2m/s
Ejercicio2.- Hacer una primera aproximacin, es decir, un hacer un clculo grueso para
-
7/25/2019 Agua Potable 3
129/184
p p g p
luego afinar el clculo. Definir dos tramos!
1 + 2 1 1 + 2 21+21320Q=A*VCon un 200 mm (ASUMIDO) calculamos velocidad, es decir,
(0.04m3/s)/(pi*0.4^2)= 1.27m/s
Ahora con un 160 (ASUMIDO) velocidad = 2m/s
Q 0 . 2 8 C . .
s= 0.014 para D=200mms= 0.041 para D=160mm
1 + 2 1 1 + 2 21 + 2 34.90 0.014 1 + 0.041 2
34.90 0.014 (1320 2) + 0.041 2 2 608.2 1 711.8
)
Ejercicio3.- Afinar el clculo por tramos
-
7/25/2019 Agua Potable 3
130/184
p
Tramo Caudal de Abscisas LongitudDiseo(m3/s) Inicial Final (m)
Dimetros VelocidadPrdidade carga
Nominal(mm) interno(m) (m/s) J (m/m) Tramo (m)
Cotapiezomt.
(msnm) C.terreno PresinInicial Final
-
7/25/2019 Agua Potable 3
131/184
GOLPE DE ARIETE (Budau)
-
7/25/2019 Agua Potable 3
132/184
Cambio rpido del flujo en tuberas
DV
Ag u*Ag
Cuando se cierra la compuerta la VELOCIDAD sigueempujando la compuerta
No es posible obtener un clculo perfecto del golpe de
ariete
GOLPE DE ARIETE
-
7/25/2019 Agua Potable 3
133/184
Se ASUME que: La presin y velocidad estn uniformemente distribuidas
sobre la seccin transversal del tubo.
El nivel de agua en reservorios conectados es constante
Las prdidas no son consideradas
Teora de una columna de agua rpida
==
Teora de una columna de agua rpida
-
7/25/2019 Agua Potable 3
134/184
F
T
La fuerza se desarrollaren funcin del tiempo
Cuando la compuerta
est cerrada no habr mas
fuerza.
Situacin real
23
3 ( )
Teora de una columna de agua rpida
-
7/25/2019 Agua Potable 3
135/184
32
( )
Zonas de presin
Conducciones a presin por bombeoPresin
-
7/25/2019 Agua Potable 3
136/184
P. TratamientoEstacin 1 y 2
V 1-2
Estacin 3
V 2-3
Estacin 3
V 3-4
Presinzona 1
Presin mnima
Parte baja 2,0 bar
En cada piso +0,5 barMnima +0,35 bar
p
Presinzona 2
Presinzona 3
zona 4
Conducciones a presin por bombeo
CONCEPTOS
-
7/25/2019 Agua Potable 3
137/184
CONCEPTOS
H
Q
Curva del sistemaH
Q
Curva de la bombaH
H
Q
Q
Conducciones a presin por bombeo
CONCEPTOS
-
7/25/2019 Agua Potable 3
138/184
CONCEPTOS
Q
Curva del sistemaCurva de la bomba
Punto de operacin
Darcy-Weisbach
Q
HH
Factor de friccin
-
7/25/2019 Agua Potable 3
139/184
Turbulento liso
T. transicin
Turbulento rugoso
-
7/25/2019 Agua Potable 3
140/184
Pendiente friccin
Prdidas por friccin
Velocidad
Factor de friccin
-
7/25/2019 Agua Potable 3
141/184
Factor ks (mm) - rugosidad
-
7/25/2019 Agua Potable 3
142/184
Nuevo ViejoMaterial
PVCHormign
Perdidas locales
K localAccesorio
Entrada ortogonal 0.5Entrada redondeada 0.25
Ejercicio
-
7/25/2019 Agua Potable 3
143/184
La demanda de agua potable de una ciudaddebe ser cubierta. Dos bombas idnticasfueron escogidas. El caudal necesario es 1440m/h
Dimetro: 0.60 mCoeficiente de friccin: 0.018Perdidas a la entrada (pozo): 0.5Perdidas a la salida (tanque dealmacenamiento): 1
NPSH Net Positive Suction Heado ANPA (Altura Neta Positiva en la Aspiracin)
-
7/25/2019 Agua Potable 3
144/184
a) Determinar la curva del sistema Ha. La diferencia de la velocidad entre la entrada y la
salida puede ser cero (caso prctico). Determinar la curva del sistema (tres o cuatro
puntos) y dibuje en la hoja entregada.
b) Determine el punto de operacin para una sola bomba y en paralelo. Puede el Caudal
ser entregado con la configuracin del grfico ?
c) Calcular la energa necesaria para la bomba bomba
d) Calcular si el NPSH del sistema es suficiente. Presin de vapor 0.01 bar patm: 1.013
bar)
NPSH
a) Determinar la curva del sistema Ha. La diferencia de la velocidad entre la entrada y la
salida puede ser cero (caso prctico). Determinar la curva del sistema (tres o cuatro
puntos) y dibuje en la hoja entregada.
-
7/25/2019 Agua Potable 3
145/184
b) Determine el punto de operacin para una sola bomba y en paralelo. Puede el Caudal
ser entregado con la configuracin del grfico ?
c) Calcular la energa necesaria para la bomba bomba
d) Calcular si el NPSH del sistema es suficiente. Presin de vapor 0.01 bar patm: 1.013
bar)
: +
+ 1
2
Ejercicio
-
7/25/2019 Agua Potable 3
146/184
1. Dibujar la lnea de energa en el siguiente grfico
2. Calcular la carga hidrulica que debe generar labomba para un Q 87m3/ h3. Despus de varios encendidos y apagados (usted
necesita regular Q en funcin de su necesidad) lavlvula de compuerta se da por cavitacin. Cul esel problema constructivo? Cmo lo arreglara?
1. Dibujar la lnea de energa en el siguiente grfico
2v 2l v
-
7/25/2019 Agua Potable 3
147/184
2
l vd 2g
2v
2g
v
2g
l v
d 2g
?
2. Calcular la carga hidrulica que debe generar la bomba paraun Q 87m3/ h 1 bar = 100,000 kg/(s2*m) o pa
-
7/25/2019 Agua Potable 3
148/184
Presin en el tanque: 3.70 barPrdida por codo : 0.15Prdida por friccin : 0.021Prdida en la entrada : 0.3Prdida en la vlvula de compuerta : ver graf
L total: 400 m: 140mm
+ + + ()
113.4
116.4
mpuerta
-
7/25/2019 Agua Potable 3
149/184
Compuerta abierta compuerta cerrada
# de revoluciones
Coeficiente
deperdidas
-com
Ejercicio Observando la siguiente configuracin. Determinar grficamente el
punto de operacin si solo B1 y B2 estn en operacin punto de
-
7/25/2019 Agua Potable 3
150/184
punto de operacin si solo B1 y B2 estn en operacin, punto deoperacin si B1,B2 y B3 estn en operacin. Determinar el caudal del
segundo caso para cada bomba. Solucin (tener en cuenta la lnea deoperacin)
-
7/25/2019 Agua Potable 3
151/184
Tanques de almacenamiento
-
7/25/2019 Agua Potable 3
152/184
Objetivos de los tanques de almacenamiento
-
7/25/2019 Agua Potable 3
153/184
Compensacin en los picos de consumo
Compensacin entre el pre bombeo y el bombeo principal
Control de presiones en funcin de las zonas de presin
Seguridad para la distribucin
Agua para casos de incendio
Puede funcionar como un reactor
Almacenamiento Tiempo determinadoEnerga
Higiene
Provisin de condiciones higinicas
-
7/25/2019 Agua Potable 3
154/184
Es necesario proteger el agua de la contaminacin
Temperatura - constante
Evitar fotosntesis
Evitar regiones con agua estancada Superficies lisas
Limpieza
Volumen del tanque
-
7/25/2019 Agua Potable 3
155/184
Compensacin
- entre el bombeo y consumo
- basado en variaciones diarias
Seguridad
- depender del tamao del sistema
Bomberos
- depender del tamao del sistema
Valores tpicos del volumen
-
7/25/2019 Agua Potable 3
156/184
Compensacin 50% del consumo diario
Seguridad mas 50% del consumo diario
bomberos
Disminucin reas grandes con varias entradas
Incremento reas pequeas con una entrada
Rule of thumb 0,2 to 0,5 m3/persona
Variacin diaria y estrategias de bombeo
Dimensionamiento
-
7/25/2019 Agua Potable 3
157/184
0
2
4
6
8
10
12
14
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
T (h)
Q
h/Q
24(%)
y g
Variacin diaria y estrategias de bombeo (acumulado)
Dimensionamiento
-
7/25/2019 Agua Potable 3
158/184
Variacin diaria y estrategias de bombeo (acumulado)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
T (h)
Bombeoycon
sumo
(%)
Use
0 h - 24 h
20 h - 6 h
6 h - 16 h
Min 100 m3
Incendio
-
7/25/2019 Agua Potable 3
159/184
Podr ser cero?
Dependiendo del rea
0,01 to 0,06 m3/s
100 m3para aproximadamente 0,5 h a 2,5 h
Torres de agua
-
7/25/2019 Agua Potable 3
160/184
Dimetros grandes pocas perdidastorres pequeas
Altura de agua grandedistintas variaciones de presintorres altas
Mximo volumen por celda 200 m3
inlet overflow
Lift
Daily variation
TORRES DE AGUA
-
7/25/2019 Agua Potable 3
161/184
effluent Firefighting
Fire fighting
LiftStaircase
EffluentEmptying
Fire fightingInlet
CablesOverflow
TORRES DE AGUA
Conceptos adicionales
-
7/25/2019 Agua Potable 3
162/184
Hidrograma
T
Q
Descarga no controlada
Caudal entra al reservorio
Conceptos adicionales
-
7/25/2019 Agua Potable 3
163/184
Hidrograma
T
Q
Descarga no controlada
Caudal sale del reservorio
Conceptos adicionales
-
7/25/2019 Agua Potable 3
164/184
Hidrograma
T
Q
Descarga no controlada
Caudal sale del reservorioCaudal entra al reservorio
Conceptos adicionales
-
7/25/2019 Agua Potable 3
165/184
Hidrograma
T
Q
Volumen del reservorio
Descarga no controlada
Conceptos adicionales
-
7/25/2019 Agua Potable 3
166/184
Hidrograma
T
Q
Descarga con caudal de salida constante
Caudal sale del reservorioCaudal entra al reservorio
Volumen del reservorio
Ejercicio
Determinar el volumen de un tanque elevado con dos
-
7/25/2019 Agua Potable 3
167/184
Determinar el volumen de un tanque elevado con dosestrategias de llenado.
1. Llenado durante todo el da2. Llenado desde las 22 horas hasta las 6 horas
Considerar un 6 % de seguridad
tiempo h Qd % Qd acum %
1 2 2
2 1.5 3.5
3 1 4.5
4 0 5 5
Porcentaje de Q diario.
%
-
7/25/2019 Agua Potable 3
168/184
4 0.5 5
5 0.5 5.5
6 1.5 77 2.5 9.5
8 3 12.5
9 3.5 16
10 4 20
11 5 25
12 7 3213 9.5 41.5
14 10 51.5
15 8.5 60
16 5 65
17 3.5 68.5
18 3 71.519 5 76.5
20 8 84.5
21 6 90.5
22 4 94.5
23 3 97.5
24 2.5 100
Tiempo
Reservorios
-
7/25/2019 Agua Potable 3
169/184
http://www.youtube.com/watch?v=BQFcr3Dtmbw
http://www youtube com/watch?v=Rg5b4Crga7U
Reservorios
D fi i i
-
7/25/2019 Agua Potable 3
170/184
Definiciones:
Clasificacin de almacenamientoCurva de volumen de almacenamientoEficiencia del reservorioGrado de desarrolloEcuacin de almacenamientoGrado de desarrollo del reservorioAlgoritmo de picos secuenciales
Definiciones:
Curva rea altura
-
7/25/2019 Agua Potable 3
171/184
Curva rea altura
Curva Almacenamiento altura de agua
Definiciones:
Balance de agua en un reservorio
-
7/25/2019 Agua Potable 3
172/184
Balance de agua en un reservorio
Entradas
Caudal Precipitacin
Entrada de agua subterrnea lateral
Salidas
Caudal Evaporacin Infiltracin
Definiciones:
Ecuacin de almacenamientoSi+1 = Si + Ii Oi
-
7/25/2019 Agua Potable 3
173/184
Ecuacin de almacenamiento
Entrada
Salida
Almacenamiento
Definiciones:
Eficiencia del reservorio
-
7/25/2019 Agua Potable 3
174/184
Eficiencia del reservorio
Sumatoria de valoresesperados de salida________________Sumatoria de valoresesperados de
entrada= 1 ecualizacin totalGrado de desarrollo del reservorio
Capacidad
Valor esperado de entrada
=0.5 el reservorio puede almacenar el 50% del caudal anual Incremento de cambio en el rgimen
Algoritmo de picos secuenciales
Balance de masas para determinar la capacidad del
-
7/25/2019 Agua Potable 3
175/184
Balance de masas para determinar la capacidad del
reservorio Basado en la ecuacin de almacenamiento Curva diferencial caudal de entrada menos el caudal de
salida en un periodo de tiempo
Curva diferencial curva diferencial acumulada (incluyepicos y valles) La capacidad necesaria puede ser determinada de la
curva diferencial de masa
K necesario = pico (max y min) de la curva diferencial
Curva diferencial de masas
C d l d d d l d lid l l l d
-
7/25/2019 Agua Potable 3
176/184
Caudal de entrada menos caudal de salida + el valor acumulado
K1
K2
K3
EjercicioDimensionar el reservorio para una ecualizacin total. Elcaudal de salida es constante. Utilizando los siguientes datos.Cmo se debera manejar el reservorio hectmetro cbico = 1 000 000 m3
-
7/25/2019 Agua Potable 3
177/184
Cmo se debera manejar el reservorio
Mes Q entrada
1 4
2 5
3 5
4 45 1
6 5
7 2
8 7
9 8
10 1
11 1
12 4
hectmetro cbico = 1.000.000 m3
Mes Q entrada
13 2
14 3
15 10
16 817 5
18 3
19 2
20 4
21 2
22 1
23 1
24 2
redes
-
7/25/2019 Agua Potable 3
178/184
Ejercicio Q=25l/s
Tanque
-
7/25/2019 Agua Potable 3
179/184
4000m
500m
300m
600m
400m
400mA 103m
C 101m
B 102m
D 100m
F 100m
E 100m
400P
300P200P
200P
300P
800P
200P
Q=35l/s
Tanque
Datos
V: 0.5 a 2 m/s
Presin mnimas: 2 bar
tramolongitud habitantes
consumo consumo consumo caudalen tubera adicional total en tubera
m p l/s l/s l/s l/s
-
7/25/2019 Agua Potable 3
180/184
p / / / /
seccin ki [mm] [mm] V [m/s] J [m/km]
Seccin
prdida
[m]
Presin necesaria en
punto final [m]
Lnea de presinhidrulica comienzo
finalComienzo final
Hardy Cross
Caudal de
J2=(AD+DC)QJ1 AB + BC Q
-
7/25/2019 Agua Potable 3
181/184
1885 - 1959
entrada Qe
Caudal desalida Qs
A B
D C
Q1
Q2
El caudal en cada nodo debe ser cero.Convencin de signos. Positivo para las prdidas de carga resultantes de los gastosque circulan en el sentido de las agujas del reloj y signo negativo para el casocontrario.El mtodo se basa en aproximaciones sucesivas hasta balancear la red a partir deflujos originalmente asumidos
Ejercicio10 l/s 40 l/s
-
7/25/2019 Agua Potable 3
182/184
100 l/s
10 l/s30 l/s10 l/s
1 2 5
4 3 6
Bucle 1 Bucle 2
200 m
200 m 200 m
200 m
100m
100m
Dimensionar y hacer el clculo de la red de tubera utilizando el mtodo de
Cross. Coeficiente de friccin K=1 Calcular el caudal en cada tubera Calcula las perdidas en cada tubera
Ejercicio10 l/s 40 l/s
50 l/s 25 l/s
-
7/25/2019 Agua Potable 3
183/184
100 l/s
10 l/s30 l/s10 l/s
1 2 5
4 3 6
Bucle 1 Bucle 2
200 m
200 m 200 m
200 m
100m
100m
50 l/s
50 l/s
40 l/s
15 l/s
25 l/s
25 l/s
15 l/s
Nodo (2) Conexin(3)
Longitud[m] (4)
Dimetro[mm] (5)
Caudal[l/s] encada nudo(6)
-
7/25/2019 Agua Potable 3
184/184
(6)
Caudal[l/s] (7)
Velocidad[m/s] (8)
Perdida[m/km](9)
Perdidasen tubo[m] (10) =(4*9) denomograma
Perdida /Caudal(11) =(10/7)
Q (12) Q1 (13) =7+12
Q1 (14) (15)