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• Myller Cordova Alejos

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UBICACIÓN DEL RESERVORIO La ubicación del reservorio está determinada por la necesidad de mantener presiones en la red dentro de los límites de servicio. Estas presiones en la red están limitadas por normas, dentro de rangos que pueden garantizar las condiciones más favorables. El R.N.C. establece que la presión mínima y máxima será de 15 y 50 metros de columna de agua respectivamente.

TIPOS DE RESERVORIO Reservorios apoyados: Se considera este tipo de reservorios, cuando la zona se encuentra en una cota inferior a la cota del suelo donde estará apoyado el reservorio, teniendo una presión suficiente para su distribución del agua en la red.

Reservorio elevado: Se asume este criterio cuando el reservorio se encuentra en un terreno del mismo nivel que la red de distribución y para ganar o lograr la presión suficiente para su distribución en la red, se ubica a una cota elevada de acuerdo a la cota piezométrica previamente calculada en función del punto de distribución más desfavorable o más alejado. Los reservorios elevados que se construyen son metálicos o de concreto armado

FUNCIONES DEL RESERVORIO Las funciones básicas que debe cumplir un reservorio son: • Compensar las variaciones horarias, durante el día a través del volumen de regulación (Vreg). • Mantener las presiones en la red. • Almacenar cierta cantidad de agua, en caso de emergencias (incendios, mantenimiento de la red: rotura de tubería, fallas

CAPACIDAD DE UN RESERVORIO Es la cantidad de agua que debe almacenar el reservorio para garantizar un servido óptimo y permanente.

Volumen del reservorio = Vre + Vi + Vreg

a) Volumen de regulación ( Vreg ): Vreg = V1 + V2 Dónde: V1 = Exceso V2 = Defecto Vreg = Volumen de regulación

Ejemplo: Calcular el volumen de regulación considerando los siguientes datos: Población P = 2500 habitantes Dotación D = 150 l/hab/día Solución: • Qp = PD/86400 = 4.34 l/s • Vr= 25% (4.34 l/s) • Vr = 93.74 m 3

Volumen contra incendio ( Vi): POBLACION

VOLUMEN CONSIDERADO

< 10 000 hab.

No considerar

10 000 < Pobl. < 100 000 hab.

Considerar : N° hidrantes = 2 G/ hidra. Q = 15 It/seg. Tiempo mínimo = 2 horas

> 100 000 hab.

Considerar: N° hidrantes = 2 en zona residencial N° hidrantes - 3 en zona industrial C/hidrante Q = 15 It/seg. Tiempo mínimo = 2 horas

Volumen de Reserva (Vre): Es aconsejable mantener un volumen adicional que de la oportunidad de restablecer la conducción de agua hasta el reservorio. El RNC presenta las siguientes posibilidades, tomándose la más representativa:

• Vre = 25 % Vreg • Vre = 33 % (Vi + Vreg) • Vre = Qp t Donde: Qp = gasto por incendio (15 lit / seg) T = tiempo que demora el incendio (2 a 4 horas)

Problemas resueltos Problema 01: La siguiente es la tabulación de los registros horarios del agua consumida en la ciudad X, en el día de máximo consumo del año 1971:

HORA

DEMANDA ( m3/hr)

HORA

DEMANDA ( m3/hr)

01

285.412

13

3291.460

02

460.216

14

3786.176

03

560.608

15

4082.863

04

760.864

16

4482.612

05

875.486

17

4775.440

06

1082.488

18

5043.890

07

1261.806

19

5368.928

08

1572.376

20

5783.618

09

1786.691

21

5952.180

10

2062.762

22

6158.884

11

2397.586

23

6328.584

12

2876.657

24

6598.685

Se determinarán analíticamente y se indicarán en el diagrama los valores siguientes: a) b) c) d)

Consumo promedio durante el día, en It/seg. Consumo máximo horario en el día , en It/seg. y hora en la cual ocurre. Consumo mínimo horario en el día , en It/seg. y hora en la cual ocurre. Valores, en porcentaje, de los consumos máximos y mínimos horario en relación con el promedio horario durante dicho día.

Aceptando que las variaciones del consumo de la ciudad X serán las mismas que las de la ciudad Y, con los datos así obtenidos se hallará, para la población de la ciudad Y en el año 2010 calculada en 45 500 habitantes , con una dotación promedio de 200 It/hab/día y una variación de 30 % en el día de máximo consumo, determinar lo siguiente :

e) f)

Consumo promedio diario en It/seg. Consumo máximo horario en It/seg. y hora en la cual ocurre.

g) h)

i)

j) k)

Consumo mínimo horario en It/seg. y hora en la cual ocurre. Capacidad mínima que requiere tener en el tanque regulador para absorber estas variaciones en el caso en que la entrada de agua sea constante durante todo el día. , Capacidad requerida en la línea de conducción del rio a la planta en It/seg. Capacidad requerida en la línea de conducción de la planta al tanque regulador. Capacidad requerida de la tubería matriz de alimentación del tanque regulador a la ciudad., teniendo en consideración la posibilidad de riesgo de incendio a ser combatido con la descarga proveniente de 4 grifos de 16 It/seg. cada uno.

Solución: Parte 1: Población X

HORA

VC acum.

V consumo

m3

m3/h

It/seg

285.412

285.412

79.281

2

460.216

174.804

48.557

3

560.608

100.392

27.887

4

760.864

200.256

55.627

5

875.486

114.622

31.839

6

1082.488

207.002

57.501

1

mínimo

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

1261.806 1572.376 1786.691 2062.762 2397.586 2876.657 3291.46 3786.176 4082.863 4482.612 4775.44 5043.89 5368.928 5783.618 5952.18 6158.884 6328.584

179:318 310.570 214.315 276.071 334.824 479.071 414.803 494.716 296.687 399.749 292.828 268.450. 325.038 414.690 168.562 206.704 169.700

49.811 86 269 59.532 76.686 93.007 133.075 115.223 137.421 82.413 111.041 81.341 74.569 90.288 115.192 46.823 57.418 47.139

24 6598.685 Consumo total diario Cx Consumo promedio horario

270.101 6598.685 274.945

75.028 1832.968 76.374

máximo

a)

Consumo promedio durante el día: 76.374 It/seg

b) Consumo máximo horario en el día y hora en la cual ocurre: Cmax h= 137.421 It/seg hora = 14 horas = 2 pm. c) Consumo mínimo horario en el día y hora en la cual ocurre. Cmin h = 27.887 It/seg hora = 3 am

d) Valores, en. porcentaje, de los consumos máximos y mínimos horario en relación con el promedio horario durante dicho día. Cmax h= 137.421 / 76.374 * 100 = 180% Cmin h = 27.887 / 76.374 *100 = 37 %

Tenemos los siguientes datos para la población Y Población año 2010 P = 45 500 hab. Demanda promedio D = 200lt/hab/d Variación: de 30% en el día de máximo consumo Luego debemos calcular previamente los siguientes valores:

Calculo de la dotación variada: D = Qp* variación = 200*1.3 = 260 It/hab/d Calculo del consumo diario total: Cy = D * P =260 It/hab/d* 45500 hab Cy = 11 830 000 It/d Consumo diario total de la ciudad X: Cdx = 6 598 685 It/d Coeficiente de variación: 5 = Cdy /Cdx = 11830000/6598685 = 1.793

Aceptando que las variaciones de consumo en ambas ciudades son iguales se confecciona el cuadro N°02. Vdy = δ *Vdx HORA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

VC acum.X m3 285.412 460.216 560.608 760.864 875.486 1082.488 1261.806 1572.376 1786.691 2062.762 2397.586 2876.657 3291.46

m3/h 511.744 825.167 1005.170 1364.229 1569.746 1940.901 2262.418 '2819,270 3203.537 3698.532 4298.872 5157.846 5901.588

V consumo Y m3/h 511.744. 313.424 180.003 359.059 205.517 371.155 321.517 556.852 384.267 494.995 600.339 858.974 743.742

It/seg 142.151 87:062 50.001 99.739 57.088 103.098 89.310 154.681 106;741 137.499 166.761 238.604 206.595

14

3786.176

6788.614

887.026

246.396 n

15

4082.863

7320.573

531.960

147.767

16

4482.612

8037.323

716.750

199.097

17

4775.44

8562.364

525.041

145.845

18

5043.89

9043.695

481.331

133.703

19

5368.928

9626.488

582.793

161.887

20

5783.618

10370.027

743.539

206.539

21

5952.18

10672.259

302.232

83.953

22

6158.884

11042.879

370.620

102.950

23

• 6328.584

11347.151

304.272

84.520

24

6598.685

11831.442

484.291

134.525

Consumo diario

11831.442

3286.512

Consumo promedio horario

492.977

136.938

e) Consumo promedio durante el día: 136.94 It/seg f) Consumo máximo horario en el día y hora en la cual ocurre: Cmax h= 246.40 It/seg hora = 14 horas = 2 pm. g) Consumo mínimo horario en el día y hora en la cual ocurre: Cmin h = 50.00 It/seg hora = 3 am

h) Capacidad mínima del tanque regulador: Vreservorio = Vexeso + V defecto

Déficit = 10370.027 - 9850 = 520 m3 Exceso = 4450- 3203.537 = 1246 m3 Vreservorio = 520 +1246 = 1766 m3

i) Capacidad requerida en la línea de conducción del río a la planta en It/seg. • Q1=Qmax. Diario = Qp *1.3 • Q1=11831.44*1.3 = 15380.859 m3 • Q1 = 4272.46 I/seg j) Capacidad requerida en la línea de conducción de la planta al tanque regulador Q2 =Q max. diario = 4272.46 l/seg

k) Capacidad requerida de la tubería matriz de alimentación del tanque regulador a la ciudad., teniendo en consideración la posibilidad de riesgo de incendio a ser combatido con la descarga proveniente de 4 grifos de 16 It/seg. cada uno. Q incendio= 4 grifos* 16 It/seg * 2 horas Q incendio= 460 800 It = 460 .80 m3 Q3 = Q1 + Q incendio = 15380.859+460.80 Q3 = 15841.66 m3

Problema 2 Calcular el volumen de almacenamiento, considerando un caudal máximo diario de 72 It/ség. y un caudal de incendio de 58 lt/seg.. Considerando que el área de estudio abarca una extensión de 153.54 hectáreas, para la cual necesitamos un Qmd = 259 m3/h, pero el área de influencia del reservorio ( incluido la zona de estudio ) es 455 hectáreas aproximadamente ( asumir las variaciones horarias k-2 según el servicio).

HORA

Coef. Variac. K2 (%)

HORA

Coef. Variac. K2 (%)

0-1

35

12-13

180

1-2

35

13-14

140

2-3

35

14-15

100

3-4

35

15-16

80

4-5

90

16-17

90

5-6

160

17-18

110

6-7

180.

18-19

180

7-8

150

19-20

75

8-9

110

20-21

70

9-10

100

21-22

40

10-11

110

22-23

35

11-12

150

23-24

35

Solución: • Calculo del volumen del reservorio,

reservorio = V incd + V reg. + V resev. • Vinec. = 58 l/seg = 58*3.6 = 208.8 m3/h = 209 m3/h • Vreg = Vdefecto + Véxceso • Vresv = 0.33( Vince +V reg )

Calculo del volumen de regulación, sabemos: Área de influencia = 455 he Área de estudio = 153.54 he Caudal máx. diario: Qmd = 72 It/seg = 72 *3.6 = 259.20 m3/h Se puede platear la relación del área de influencia con respecto al área en estudio multiplicado por el Qmd , obtenemos el Qmh: Qmh = ( área de influencia / área de estudio )Qmd Qmh = (455/153.54 ) 259.2 m3/h = 768.11 m3/h Qmh = 768.11 m3/ h

Luego el volumen máximo de consumo es: Qmc = Qmh * K2 = 768.11* k2 Vol. Alimentac. = Volumen total de consume / 24 horas V

V V Diferencia consumo alimentación V m3/h T /24 acumulado

Dife. Acum. m3/h

HORA

Coef. K2 (%)

0-1

35

268.84

268.84

744.11

475.27

475.27

01-002

35

268.84

537.68

744.11

475.27

950.54

002-03

35

268.84

806.52

744.11

475.27

1425.80

03-004

35

268.84

1075.35

744.11

475.27

1901.07

04-005

90

691.30

1766.65

.744.11

52.81

1953.88

05-006

160

1228.98

2995.63

744.11

-484.87

1469.01

06-007

180

1382.60

4378.23

744.11

-638.49

830.52

07-008

150

1152.17

5530.39

744.11

-408.06

422.46

08-009

110

844.92

6375.31

744.11

-100.81

321.65

09-010

100

768.11

7143.42

744:11

-24.00

297.64

10-011

110

844.92

7988.34

744.11

-100.81

196.83

consumo m3 /h

11-012

150

1152.17

9140.51.

744.11

-408.06

-211.23

12-013

180

1382.60

10523.11

744.11

-638.49

-849.72

13-14

140

1075.35

11598.46

744.11

-331.25 -1180.97

14-15

100

768.11

12366.57

744.11

-24.00

-1204.97

15-16

80

614.49

12981.06

744.11

129.62

-1075.35

16-17

90

691.30

13672.36

744.11

52.81

-1022.55

17-18

110

844.92

14517.28

744.11

-100.81 -1123.36

18-19

180

1382.60

15899.88

744.11.

-638.49 -1761.85

19-20

75

576.08

16475.96

744.11

168.02

-1593.83

20-21

70

537.68

17013.64

744.11

206.43

-1387.40

21-22

40

307.24

17320.88

744.11

436.86

-950 54

22-23

35

268.84

17589.72

744.11

475.27

-475.27

23-24

35

268.84

17858.56

744.11

475.27

0.00

• Caudal de defecto = 1761.85 m3/h • Caudal por exeso = 1953.88 m3/h Luego el caudal por regulación es: regulación = 1761.85 + 1953.88= 3715.73 m3/h Volumen de reserva es : resev = 0.33 ( 3715.73 + 209 ) =1295.16 m3/h

Finalmente el volumen del reservorio es: Vres = 3715.73 + 1295.16 + 209 = 5219.89 m3/h Vreservorio = 5220.00 m3/h