PROYECTO DE ACUEDUCTOS Y CLOACASINTRODUCCION

      Para la mejora de calidad de vida de poblaciones se requiere de la implantación de un sistema de distribución de aguas potable, así como una eficiente red que permita colectar las aguas residuales de dicho poblado hasta sitio específicos en donde obtengan un adecuado tratamiento.

      En función de dicha necesidad y teniendo definida las características una población específica, se procederá al diseño de dos sistemas independientes que poseen enfoques distintos. El sistema de acueductos garantiza que el agua potable llegue a cada una de las viviendas y el sistema de aguas servidas garantiza que las aguas negras tengan una adecuada   disposición final.

      En el siguiente trabajo se presentan los cálculos y diseños de ambos sistemas (acueductos y cloacas), además de los criterios tomados para realizarlos y las normas vigentes correspondientes que fueron usadas.

      Es importante tener en cuenta que lo complejo de un sistema de abastecimiento y de disposición de aguas servidas requiere un conocimiento   conceptual de diversos aspectos de ingeniería que en conjunto aportan soluciones diversas y conllevan a buenos diseños.

SISTEMA DE ACUEDUCTOS

Se tiene un parcelamiento en el cual el agua debe provenir del punto Nj que tiene una presión de 90 m.c.a, se quiere saber las características del sistema una vez se simulen las condiciones del flujo, para esto se usó el software EPANET 2.0, el parcelamiento es el siguiente:

      Nota: para mejor detalle consultar los archivos en ACAD y en EPANET adjuntos a este informe.

      Se trazó la red a 1m de las aceras de las parcelas, se calculó el área de cada una y se colocó una toma domiciliaria correspondiente a vivienda unifamiliar, Se establece en la “GACETA OFICIAL DE LA REPUBLICA DE VENEZUELA, Nº 4.044 EXTRAORDINARIO” en el artículo 109 que la dotación de agua correspondiente en litros por día depende del área de las parcelas, como todas las parcelas tienen menos de 200m2 entonces les corresponde 1500lt/dia.

Existen 38 parcelas en el proyecto por lo cual la dotación de agua debe ser de 57000lt/día, o lo que es igual a Qm=0,660lps, luego se debe obtener el caudal por tramo como establece la metodología empleada en el texto “ABASTECIMIENTO DE AGUA, TEORIA Y DISEÑO. (1980). SIMON AROCHA R”, y luego se debe hacer la distribución de

los mismos a los nodos, para esto se debe usa el METODO DE REPARTICION MEDIA, estos cálculos se realizaron mediante la ayuda de una hoja de autoría propia en donde se muestran los datos a usar (se anexa la hoja de cálculo):

Se hace notar que para distribuir los caudales por el método antes descrito no se tomaron en cuenta las longitudes de los tramos en los que no hay conexiones de viviendas.

Para garantizar una distribución satisfactoriadel agua, y que además cumplan con las presiones mínimas para un diseño se debe garantizar que la tubería llegue con presiones entre 20 y 70 m.c.a, la mínima para garantizar que el agua llegue de manera favorable y sin problemas a cada hogar, y la máxima para garantizar que la tubería no sufra daños por exceso de presión.

Para modelar en el software EPANET se usaron 3 escenarios:

-Modelado para el caudal medio: Qm.

-Modelado para el caudal de máximo horario:Qmax=2,5*Qm (el factor 2, 5 representa la demanda base para garantizar que se pueda suplir el agua requerida para el dia de máximo consumo).

-Modelado para el sistema de incendio: Las Normas INOS, “NORMAS DE PROYECTOS Y ESPECIFICACIONES DE MATERIALES PARA LOS SISTEMAS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA DE URBANIZACIONES”, contemplan que se debe calcular el funcionamiento del sistema en el nodo crítico con un caudal igual a Qinc=1,8*Qm+I, donde I=10lps por ser zona residencial, nuestro nodo critico es el nodo N-10 para el cual Qinc= 10,66lps.

En el modelo de EPANET se tomaron en cuenta las siguientes consideraciones:

-40 iteraciones para las corridas.

-Para determinar las pérdidas se usó la ecuación de Hazen-Williams.

-El coeficiente de Hazen –Williams para PVC es de 140, pero tomando en cuenta que a través del tiempo la tubería envejece y se hace más rugosa se tomó CHW=120.

-El nodo j (nodo de donde viene el agua), se modelo como un embalse unido a él con una tubería topológica de longitud 1m y D=10000mm para que no existan perdidas notables en ella y el nodo j tenga los metros decolumna de agua establecidos.

MODELADO EN EL SOFTWARE DE COMPUTACION EPANET 2.0

-Modelado para el caudal medio: Qm

Se colocaron las tuberías de D=75mm, y se le introdujo a cada nodo el gasto correspondiente obteniendo los siguientes resultados:

La presión en los nodos es mayor a 20 m.c.a y las pérdidas en las tuberías no llegan a 10m/km lo que es aceptable, a continuación se muestra una tabla con los valores de la corrida:

Los diámetros de las tuberías son de D=75mm.-Modelado para Qmax:

      En la pestaña de edición de grupos del programa se puede cambiar la demanda base a 2,5 obteniéndose los siguientes resultados:

      Las tuberías son de D=75mm.      -Modelado para el caudal de incendio Qinc:

      Se eligió el nodo critico N10 y se simulo con el caudal de incendio, el resultado arroja que se pueden extraer el caudal de incendio antes calculado y solventar el problema en caso de ocurrir, los resultados son los siguientes:

SISTEMA DE AGUAS SERVIDAS

Los cálculos realizados   para este sistema se ajustan a la “GACETA OFICIAL DE LA REPUBLICA DE VENEZUELA, Nº 4.044 EXTRAORDINARIO”, se tomaron en cuenta los siguientes criterios:

-Eldiámetro mínimo de los colectores es de D=8”.

-Se trazaron los colectores siguiendo el centro de la calle y tratando de mantener las profundidades mínimas con respecto al terreno.

-Las profundidades de los colectores menos enterrados son de 1,15m desde el terreno hasta el lomo de los mismos.

-Se asume que las tuberías trabajan como canales abiertos, son de concreto y la n para la ecuación de Manning es de n=0.012.

-Se chequea que las velocidades en los colectores deben ser mayores a 0,6 m/s.

-Ningún colector deberá trabajar a más del 70% de su capacidad total.

Se muestra a continuación el croquis del trazado de la red de cloacas:

Se tomó el caudal aportante de 6 personas por vivienda, este caudal debe ser multiplicado por 0,8 que es el factor de reingreso, además debe ser calculado el factor f que es un factor dependiente de la población en miles, este factor debe ser calculado con la población acumulada en cada tramo de descarga, ya que este intuye la posibilidad de que las personas realicen las descargas en el mismo instante de tiempo, es por esto que a mayor población, menor será este factor, se calculó la capacidad real del tubo y se comparó con la capacidad máxima del mismo, se debe cumplir que la capacidad del tubo sea menor que el 70% de su capacidad máxima, para resumir el caculo se usó una tabla de EXCEL de autoriza propia:

Todas las tuberías deben ser de D=8”, de concreto y en ningunade ellas se sobrepasó la capacidad máxima de la misma en un 70%.

Nota: ver planos de detalles.

CONCLUSIONES

    En vista a lo planteado anteriormente se concluye lo siguiente:

  1) Las normas establecen que la velocidad del flujo en las tuberías debe ser de al menos 0,05m/s, en algunos tramos fue menor a este valor, para solventar el problema se debe colocar una tubería de D=50mm aunque la norma establece que el diámetro mínimo de las tuberías en zona residencial es de D=75mm.

  2) Las presiones para cada caso estudiado deben estar entre 20 y 70 m.c.a, para todos los casos todas las tuberías cumplen con la presión mínima, pero en algunas la presión es mayor a 70m.c.a, para controlar esto se debe colocar una válvula reguladora de presión en el nodo j, que representa la tubería existente, la corrida del sistema con la válvula reguladora de presión se muestra en el Anexo Nº1.

  3) Debe existir un tubo de aguas negras que reciba el caudal que se acumula en la BV-1 y llevarlo hacia un colector principal que reciba la descarga de toda la urbanización.

ANEXOS

ANEXO Nº1

Corrida del sistema con válvula reguladora de presión: