Práctica de dimensionado de redes.

Instalaciones Urbanas
Curso: 03-04
Práctica de dimensionado de redes.Abastecimiento de aguas potables
032IU04 Reyes Sánchez, Heriberto
Datos generales de la urbanización.62 viviendas unifamiliares adosadas de aproximadamente 150 m2, cada una, de dos plantas de
altura incluyendo la planta baja.
Uso predominante residencial, usos compatibles en planta baja residencial e industrial.
La urbanización se dispone sobre un esquema orográfico en ladera de tal manera que, la red
viaria se desarrolla, de un modo preferente, en perpendicular y en paralelo a las curvas de nivel. La
urbanización presenta un desnivel de unos 60 metros en la dirección norte - sur.
Datos generales de la instalación.Las conducciones de agua se hacen pasar por las aceras y en algunos tramos bajo las calzadas y
otros espacios públicos no edificados.
Material: fundición dúctil, con uniones herméticas tipo campana. Elegido para hacer frente a las
cargas producidas por el tráfico rodado con el objeto de disponer de una red de gran longevidad.
P máxima = 60 m.c.a.
P mínima = 1.2 x H +10 = 1.2 x 7.5 +10 = 19 m.c.a.
P inicial en el punto 0 = 40 m.c.a.
Año horizonte = 2010
Dotación = 500 litros / habitante. Día. (Incluye necesidades población y servicios publicos)
Clima = Zona húmeda (Islas Occidentales)
Recursos hídricos = Depósito regulador con arteria de 400 mm
Valvulería:
Llaves de corte.- para sectorizar la red, en las "T" se colocan dos llaves de corte.
Válvulas de desagüe.- se colocan en los puntos bajos de la red.
Válvulas contra incendios.- se colocan a 200 m entre sí, ocupando toda la urbanización.
Ventosas.- se ubican en tramos donde se produce un cambio de rasante de la red.
Supuestos de cálculo.En primer lugar continuaremos el ejercicio
propuesto teniendo en cuenta los mismo datos
facilitados en el enunciado.
Luego, rearemos el cálculo del tramo 4-5
que abastece a menos de 50 viviendas utilizando
otro método matemático para hallar el caudal
probable.
Por último, recalcularemos todos los tramos
teniendo en cuenta la pérdida de carga por
envejecimiento de la conducción.
Una vez realizados estos cálculos, se
reflexionará sobre los datos obtenidos para el
establecimientos de las conclusiones del
ejercicio.
300
280
255
230
60
56
51
46
1 2
2 3
3 4
4 5
10
5
5
5
5
13,31
7,38
8,10
8,68
8,96
Consumo
33,32
33,32
33,32
33,32
33,32
Incendio
Q (l/seg)
(mm)
Ø
46,63 175
40,70 175
41,42 175
42,00 175
42,28 200
(l/seg)
Qt
2
1,75
1,75
1,75
1,45
(m/seg)
V
40
50
30
45
45
(m)
L
0,033
0,020
0,024
0,026
0,013
(mca/m)
j
1,320
1,000
0,720
1,170
0,585
(mca)
J(jxL)
0,132
0,100
0,072
0,117
0,059
accesorios
10%
J (mca)
300
280
255
230
60
56
51
46
1 2
2 3
3 4
4 5
10
5
5
5
5
13,31
7,38
8,10
8,68
8,96
Consumo
33,32
33,32
33,32
33,32
33,32
Incendio
Q (l/seg)
(mm)
Ø
46,63 175
40,70 175
41,42 175
42,00 175
42,28 200
(l/seg)
Qt
2
1,75
1,75
1,75
1,45
(m/seg)
V
40
50
30
45
45
(m)
L
0,027
0,020
0,024
0,026
0,013
(mca/m)
j
1,080
1,000
0,720
1,170
0,585
(mca)
J(jxL)
0,108
0,100
0,072
0,117
0,059
accesorios
10%
J (mca)
1,188
1,100
0,792
1,287
0,644
(mca)
Jt
1,452
1,100
0,792
1,287
0,644
(mca)
Jt
58,18
54,78
53,07
50,36
40,00
(mca)
P inicial
58,18
54,78
53,07
50,36
40,00
(mca)
P inicial
3
4,5
2,5
4
11
(m)
? cota
3
4,5
2,5
4
11
(m)
? cota
59,99
58,18
54,78
53,07
50,36
dinámica
19 mca
P mínima
dinámica
310
300
280
255
230
62
60
56
51
46
0 1
1 2
2 3
3 4
4 5
10
5
5
5
5
Tramo Nº Viv Nº hab Kp
13,31
7,38
8,10
8,68
8,96
Consumo
33,32
33,32
33,32
33,32
33,32
Incendio
Q (l/seg)
(mm)
Ø
46,63 175
40,70 175
41,42 175
42,00 175
42,28 200
(l/seg)
Qt
2
1,75
1,75
1,75
1,45
(m/seg)
V
40
50
30
45
45
(m)
L
0,027
0,020
0,024
0,026
0,013
(mca/m)
j
1,08
1
0,72
1,17
0,585
(mca)
J(jxL)
0,378
0,350
0,252
0,410
0,205
accesorios
35%
J (mca)
1,458
1,350
0,972
1,580
0,790
(mca)
Jt
57,31
54,16
52,63
50,21
40,00
(mca)
P inicial
3
4,5
2,5
4
11
(m)
? cota
19 mca
dinámica
58,85
57,31
54,16
52,63
50,21
estática
P máxima 60 mca
NO
CUMPLE
NO
CUMPLE
65,00 CUMPLE CUMPLE
62,00 CUMPLE CUMPLE
19 mca
dinámica
estática
P máxima 60 mca
65,00 CUMPLE CUMPLE
62,00 CUMPLE CUMPLE
NO
CUMPLE
NO
CUMPLE
57,50 CUMPLE CUMPLE CUMPLE
55,00 CUMPLE CUMPLE CUMPLE
51,00 CUMPLE CUMPLE CUMPLE
estática
P mínima
NO
CUMPLE
NO
CUMPLE
57,50 CUMPLE CUMPLE CUMPLE
55,00 CUMPLE CUMPLE CUMPLE
51,00 CUMPLE CUMPLE CUMPLE
estática
P mínima
65,00 CUMPLE CUMPLE
62,00 CUMPLE CUMPLE
57,50 CUMPLE CUMPLE CUMPLE
55,00 CUMPLE CUMPLE CUMPLE
P final (mca)
dinámica
estática
P máxima 60 mca
51,00 CUMPLE CUMPLE CUMPLE
estática
P final (mca)
59,73
58,18
54,78
53,07
50,36
dinámica
P final (mca)
Cuadros de cálculo
Supuesto 3.- Considerando el envejecimiento de la conducción, entorno a un 35% de la pérdida de carga toral.
310
62
0 1
Tramo Nº Viv Nº hab Kp
Supuesto 2.- Cambio del modelo matemático para hallar el caudal.
310
62
0 1
Tramo Nº Viv Nº hab Kp
Supuesto 1.- Continuación del ejercicio propuesto.
Tramo 0 - 1
Supuesto 1.- Continuación del ejercicio propuesto
Longitud = 45 m
Número viviendas = 62
Numero habitantes = 5 x 62 =310
Coeficiente punta = Kp = 5 (de 50 a 250 viviendas)
Caudal necesario = (habitantes x dotación x Kp) / 86400 = 310 x 500 x 5 / 86400 = 8.96 l/seg
Caudal contraincendios = 2 x 16.66 = 33.32 l/seg (según la directriz de la AEAS)
Caudal total = 8.96 + 33.32 = 42.2 l/seg
Diámetro elegido = 200 mm (le corresponde 55.0 l/seg, a velocidad 1.75 m/seg, holgado)
Pérdida de carga unitaria= j = 0.013 m.c.a. / m según el Ábaco de Dariés
Pérdida de carga = J = 0.013 m.c.a./m x 45 m = 0.585 m.c.a.
Pérdida de carga de los accesorios = 0.10 J = 0.10 x 0.585 = 0.0585 m.c.a. (10% del total)
Pérdidad de carga total = Jt = 0.585 + 0.0585 = 0.644 m.c.a.
Cota punto 0 = 215. Cota punto 1 = 204. Diferencia de cota =11 m = 11m.c.a. (presión ganada)
Presión dinámica real en el punto 1 = 40 - 0.643 + 11 = 50.36 m.c.a.
< 60 m.c.a. CUMPLE
> 19 m.c.a. CUMPLE
Presión estática en el punto 1 = 40 + 11= 51 m.c.a.
< 60 m.c.a. CUMPLE
Tramo 1 - 2
Longitud = 45 m
Número viviendas = 60
Numero habitantes = 5 x 60 =300
Coeficiente punta = Kp = 5 (de 50 a 250 viviendas)
Caudal necesario = (habitantes x dotación x Kp) / 86400 = 300x 500 x 5 / 86400 = 8.68 l/seg
Caudal contraincendios = 2 x 16.66 = 33.32 l/seg (según la directriz de la AEAS)
Caudal total = 8.96 + 33.32 = 42.0 l/seg
Diámetro elegido = 175 mm (le corresponde 42.1 l/seg, a velocidad 1.75 m/seg, apto)
Pérdida de carga unitaria= j = 0.026 m.c.a. / m según el Ábaco de Dariés
Pérdida de carga = J = 0.026 m.c.a./m x 45 m = 1.17 m.c.a.
Pérdida de carga de los accesorios = 0.10 J = 0.10 x 1.17 = 0.117 m.c.a. (10% del total)
Pérdidad de carga total = Jt = 1.17 + 0.117 = 1.287 m.c.a.
Cota punto 1 = 204. Cota punto 2 = 200. Diferencia de cota =4 m = 4 m.c.a. (presión ganada)
Presión dinámica real en el punto 2 = 50.36 - 1.287 + 4 = 53.07 m.c.a.
< 60 m.c.a. CUMPLE
> 19 m.c.a. CUMPLE
Presión estática en el punto 2 = 40 + 15= 55 m.c.a.
< 60 m.c.a. CUMPLE
Tramo 2 - 3
Longitud = 30 m
Número viviendas = 56
Numero habitantes = 5 x 56 =280
Coeficiente punta = Kp = 5 (de 50 a 250 viviendas)
Caudal necesario = (habitantes x dotación x Kp) / 86400 = 280 x 500 x 5 / 86400 = 8.10 l/seg
Caudal contraincendios = 2 x 16.66 = 33.32 l/seg (según la directriz de la AEAS)
Caudal total = 8.10 + 33.32 = 41.42 l/seg
Diámetro elegido = 175 mm (le corresponde 42.1 l/seg, a velocidad 1.75 m/seg, apto)
Pérdida de carga unitaria= j = 0.024 m.c.a. / m según el Ábaco de Dariés
Pérdida de carga = J = 0.024 m.c.a./m x 30 m = 0.72 m.c.a.
Pérdida de carga de los accesorios = 0.10 J = 0.10 x 0.72 = 0.072 m.c.a. (10% del total)
Pérdidad de carga total = Jt = 0.72 + 0.072 = 0.792 m.c.a.
Cota punto 2=200. Cota punto 3=197.5. Diferencia de cota =2.5 m=2.5 m.c.a. (presión ganada)
Presión dinámica real en el punto 3 = 57.07 - 0.792 + 2.5 = 54.78 m.c.a. < 60 m.c.a. CUMPLE
> 19 m.c.a. CUMPLE
Presión estática en el punto 3 = 40 + 17.5= 57.5 m.c.a.
< 60 m.c.a. CUMPLE
Tramo 3 - 4
Longitud = 50 m
Número viviendas = 51
Numero habitantes = 5 x 51 =255
Coeficiente punta = Kp = 5 (de 50 a 250 viviendas)
Caudal necesario = (habitantes x dotación x Kp) / 86400 = 255 x 500 x 5 / 86400 = 7.38 l/seg
Caudal contraincendios = 2 x 16.66 = 33.32 l/seg (según la directriz de la AEAS)
Caudal total = 7.38 + 33.32 = 40.70 l/seg
Diámetro elegido = 175 mm (le corresponde 42.1 l/seg, a velocidad 1.75 m/seg, apto)
Pérdida de carga unitaria= j = 0.020 m.c.a. / m según el Ábaco de Dariés
Pérdida de carga = J = 0.020 m.c.a./m x 50 m = 1 m.c.a.
Pérdida de carga de los accesorios = 0.10 J = 0.10 x 1 = 0.10 m.c.a. (10% del total)
Pérdidad de carga total = Jt = 1 + 0.1 = 1.1 m.c.a.
Cota punto 3=197.5. Cota punto 4 =193. Diferencia de cota =4.5 m=4.5m.c.a. (presión ganada)
Presión dinámica real en el punto 4 = 54.78 - 1.1 + 4.5 = 58.18 m.c.a.
< 60 m.c.a. CUMPLE
> 19 m.c.a. CUMPLE
Presión estática en el punto 4 = 40 + 22= 62 m.c.a.
< 60 m.c.a. NO CUMPLE
Tramo 4 - 5
Es necesario disponer una válvula
reductora de presión a la entrada
de cada vivienda.
Longitud = 40 m
Número viviendas = 46
Numero habitantes = 5 x 46 =230
Coeficiente punta = Kp = 10 (hasta 50 viviendas)
Caudal necesario = (habitantes x dotación x Kp) / 86400 = 230x 500 x 10 / 86400 = 13.31 l/seg
Caudal contraincendios = 2 x 16.66 = 33.32 l/seg (según la directriz de la AEAS)
Caudal total = 13.31 + 33.32 = 46.63 l/seg
Diámetro elegido = 175 mm (trabaja a 2 m/seg, no es idóneo pero mejor que aumentar diámetro)
Pérdida de carga unitaria= j = 0.033 m.c.a. / m según el Ábaco de Dariés
Pérdida de carga = J = 0.033 m.c.a./m x 40 m = 1.32 m.c.a.
Pérdida de carga de los accesorios = 0.10 J = 0.10 x 1.32 = 0.132 m.c.a. (10% del total)
Pérdidad de carga total = Jt = 1.32 + 0.132 = 1.452 m.c.a.
Cota punto 4 = 193. Cota punto 5 = 190. Diferencia de cota =3 m = 3 m.c.a. (presión ganada)
Presión dinámica real en el punto 5 = 58.18 - 1.452 + 3 = 59.73 m.c.a.
< 60 m.c.a. CUMPLE
> 19 m.c.a. CUMPLE
Presión estática en el punto 5 = 40 + 25= 65 m.c.a.
< 60 m.c.a. NO CUMPLE
Es necesario disponer una válvula
reductora de presión a la entrada
de cada vivienda.
Supuesto 2.- Cambio de modelo matemático
Tramo 4 - 5
Longitud = 40 m
Número viviendas = 46
Caudal probable = Q prov N = Kn x N x Qprov V = (19+46)/10(46+1) x 46 x 1.5 = 9.54 m/seg
Caudal contraincendios = 2 x 16.66 = 33.32 l/seg (según la directriz de la AEAS)
Caudal total = 9.54 + 33.32 = 42.86 l/seg
Diámetro elegido = 175 mm (trabaja a un poco más de 1.75 m/seg, puede ser apto)
Pérdida de carga unitaria= j = 0.027 m.c.a. / m según el Ábaco de Dariés
Pérdida de carga = J = 0.027 m.c.a./m x 40 m = 1.08 m.c.a.
Pérdida de carga de los accesorios = 0.10 J = 0.10 x 1.08 = 0.108 m.c.a. (10% del total)
Pérdidad de carga total = Jt = 1.08 + 0.108 = 1.188 m.c.a.
Cota punto 4 = 193. Cota punto 5 = 190. Diferencia de cota =3 m = 3 m.c.a. (presión ganada)
Presión dinámica real en el punto 5 = 58.18 - 1.188 + 3 = 59.99 m.c.a. < 60 m.c.a. CUMPLE
> 19 m.c.a. CUMPLE
Presión estática en el punto 5 = 40 + 15= 55 m.c.a.
< 60 m.c.a. NO CUMPLE
Tramo 0 - 1
Supuesto 3.- Considerando el envejecimiento.
Longitud = 45 m
Número viviendas = 62
Numero habitantes = 5 x 62 =310
Coeficiente punta = Kp = 5 (de 50 a 250 viviendas)
Caudal necesario = (habitantes x dotación x Kp) / 86400 = 310 x 500 x 5 / 86400 = 8.96 l/seg
Caudal contraincendios = 2 x 16.66 = 33.32 l/seg (según la directriz de la AEAS)
Caudal total = 8.96 + 33.32 = 42.2 l/seg
Diámetro elegido = 200 mm (le corresponde 55.0 l/seg, a velocidad 1.75 m/seg, holgado)
Pérdida de carga unitaria= j = 0.013 m.c.a. / m según el Ábaco de Dariés
Pérdida de carga = J = 0.013 m.c.a./m x 45 m = 0.585 m.c.a.
Pérdida de carga de los accesorios = 0.35J = 0.35 x 0.585 = 0.205 m.c.a. (35% del total)
Pérdidad de carga total = Jt = 0.585 + 0.205 = 0.790 m.c.a.
Cota punto 0 = 215. Cota punto 1 = 204. Diferencia de cota =11 m = 11m.c.a. (presión ganada)
Presión dinámica real en el punto 1 = 40 - 0.790 + 11 = 50.21 m.c.a.
< 60 m.c.a. CUMPLE
> 19 m.c.a. CUMPLE
Presión estática en el punto 1 = 40 + 11= 51 m.c.a.
< 60 m.c.a. CUMPLE
Tramo 1 - 2
Longitud = 45 m
Número viviendas = 60
Numero habitantes = 5 x 60 =300
Coeficiente punta = Kp = 5 (de 50 a 250 viviendas)
Caudal necesario = (habitantes x dotación x Kp) / 86400 = 300x 500 x 5 / 86400 = 8.68 l/seg
Caudal contraincendios = 2 x 16.66 = 33.32 l/seg (según la directriz de la AEAS)
Caudal total = 8.96 + 33.32 = 42.0 l/seg
Diámetro elegido = 175 mm (le corresponde 42.1 l/seg, a velocidad 1.75 m/seg, apto)
Pérdida de carga unitaria= j = 0.026 m.c.a. / m según el Ábaco de Dariés
Pérdida de carga = J = 0.026 m.c.a./m x 45 m = 1.17 m.c.a.
Pérdida de carga de los accesorios = 0.35 J = 0.35 x 1.17 = 0.410 m.c.a. (35% del total)
Pérdidad de carga total = Jt = 1.17 + 0.410 = 1.580 m.c.a.
Cota punto 1 = 204. Cota punto 2 = 200. Diferencia de cota =4 m = 4 m.c.a. (presión ganada)
Presión dinámica real en el punto 2 = 50.21 - 1.580 + 4 = 52.63 m.c.a.
< 60 m.c.a. CUMPLE
> 19 m.c.a. CUMPLE
Presión estática en el punto 2 = 40 + 15= 55 m.c.a.
< 60 m.c.a. CUMPLE
Tramo 2 - 3
Longitud = 30 m
Número viviendas = 56
Numero habitantes = 5 x 56 =280
Coeficiente punta = Kp = 5 (de 50 a 250 viviendas)
Caudal necesario = (habitantes x dotación x Kp) / 86400 = 280 x 500 x 5 / 86400 = 8.10 l/seg
Caudal contraincendios = 2 x 16.66 = 33.32 l/seg (según la directriz de la AEAS)
Caudal total = 8.10 + 33.32 = 41.42 l/seg
Diámetro elegido = 175 mm (le corresponde 42.1 l/seg, a velocidad 1.75 m/seg, apto)
Pérdida de carga unitaria= j = 0.024 m.c.a. / m según el Ábaco de Dariés
Pérdida de carga = J = 0.024 m.c.a./m x 30 m = 0.72 m.c.a.
Pérdida de carga de los accesorios = 0.35J = 0.35 x 0.72 = 0.252 m.c.a. (35% del total)
Pérdidad de carga total = Jt = 0.72 + 0.252 = 0.972 m.c.a.
Cota punto 2=200. Cota punto 3=197.5. Diferencia de cota =2.5 m=2.5 m.c.a. (presión ganada)
Presión dinámica real en el punto 3 = 52.63 - 0.972 + 2.5 = 54.16 m.c.a.
< 60 m.c.a. CUMPLE
> 19 m.c.a. CUMPLE
Presión estática en el punto 3 = 40 + 17.5= 57.5 m.c.a.
< 60 m.c.a. CUMPLE
Tramo 3 - 4
Longitud = 50 m
Número viviendas = 51
Numero habitantes = 5 x 51 =255
Coeficiente punta = Kp = 5 (de 50 a 250 viviendas)
Caudal necesario = (habitantes x dotación x Kp) / 86400 = 255 x 500 x 5 / 86400 = 7.38 l/seg
Caudal contraincendios = 2 x 16.66 = 33.32 l/seg (según la directriz de la AEAS)
Caudal total = 7.38 + 33.32 = 40.70 l/seg
Diámetro elegido = 175 mm (le corresponde 42.1 l/seg, a velocidad 1.75 m/seg, apto)
Pérdida de carga unitaria= j = 0.020 m.c.a. / m según el Ábaco de Dariés
Pérdida de carga = J = 0.020 m.c.a./m x 50 m = 1 m.c.a.
Pérdida de carga de los accesorios = 0.35 J = 0.35 x 1 = 0.350 m.c.a. (35% del total)
Pérdidad de carga total = Jt = 1 + 0.350 = 1.350 m.c.a.
Cota punto 3=197.5. Cota punto 4 =193. Diferencia de cota =4.5 m=4.5m.c.a. (presión ganada)
Presión dinámica real en el punto 4 = 54.16 - 1.350 + 4.5 = 57.31 m.c.a. < 60 m.c.a. CUMPLE
> 19 m.c.a. CUMPLE
Presión estática en el punto 4 = 40 + 22= 62 m.c.a.
< 60 m.c.a. NO CUMPLE
Tramo 4 - 5
Es necesario disponer una válvula
reductora de presión a la entrada
de cada vivienda.
Longitud = 40 m
Número viviendas = 46
Numero habitantes = 5 x 46 =230
Coeficiente punta = Kp = 10 (hasta 50 viviendas)
Caudal necesario = (habitantes x dotación x Kp) / 86400 = 230x 500 x 10 / 86400 = 13.31 l/seg
Caudal contraincendios = 2 x 16.66 = 33.32 l/seg (según la directriz de la AEAS)
Caudal total = 13.31 + 33.32 = 46.63 l/seg
Diámetro elegido = 175 mm (trabaja a 2 m/seg, no es idóneo pero mejor que aumentar diámetro)
Pérdida de carga unitaria= j = 0.027 m.c.a. / m según el Ábaco de Dariés
Pérdida de carga = J = 0.027 m.c.a./m x 40 m = 1.08 m.c.a.
Pérdida de carga de los accesorios = 0.35 J = 0.35 x 1.08 = 0.378m.c.a. (35% del total)
Pérdidad de carga total = Jt = 1.08 + 0.378 = 1.458 m.c.a.
Cota punto 4 = 193. Cota punto 5 = 190. Diferencia de cota =3 m = 3 m.c.a. (presión ganada)
Presión dinámica real en el punto 5 = 57.31 - 1.458 + 3 = 58.85 m.c.a.
< 60 m.c.a. CUMPLE
> 19 m.c.a. CUMPLE
Presión estática en el punto 5 = 40 + 25= 65 m.c.a.
< 60 m.c.a. NO CUMPLE
Es necesario disponer una válvula
reductora de presión a la entrada
de cada vivienda.
Conclusiones.Al comparar los resultados obtenidos, se denota que al emplear el método matemático del
caudal probable para menos 50 viviendas, el caudal resultante es inferior al obtenido con la otra
ecuación, con lo cual al mantener el mismo diámetro y reducir el caudal, se reduce la pérdida de
carga por rozamiento, esto supone que el factor que se resta a la suma de la presión inicial y la
ganada por diferencia de cota sea menor y por lo tanto la presión en el punto 5 sea casi la máxima de
60 m.c.a.. Por otro lado al asumir las pérdidas de carga originadas por el envejecimiento de las
conducciones se comprueba como es lógico que las presiones reales en los diferentes puntos
disminuyen en relación a los otros supuestos, cabe destacar que la presión en el último punto de
cálculo disminuye entorno a 1 m.c.a.