modulo 3 de 4 epanet

5/17/2018 Modulo 3 de 4 epanet - slidepdf.com

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CURSO BASICO DE EPANET V 2.0E PARA DISEÑO DE ACUEDUCTOS

GIOVANNY JIMÉNEZ VALENCIA Modulo 3

Ingeniero Sanitario [email protected] Determinación de la Demanda

INTRODUCCIÓN

En el presente modulo se definirán los parámetros requeridos para el cálculo de

la demanda, esto se hará a través de la realización de un ejemplo con lassiguientes características:

Zona rural de 199 habitantes distribuidos en 40 viviendas que requiere una cambio en todas las redes de acueducto y cuentan solo con un tanque de almacenamiento.

Parámetros Para El Sistema De Acueducto

Es importante definir los parámetros iniciales que servirán de base pasa el desarrollo

del diseño de un sistema de alcantarillado.

Población Actual

En la medida de lo posible es recomendable, tomar los datos mas recientes delproyecto. En caso de no existir se debe realizar un censo sanitario.

Población Proyectada

Teniendo en cuenta los censos de población del SISBEN, el realizado por el P.O.T. , losrealizados por el DANE y la información obtenida en el censo sanitario realizado, se

puede realizar un proyección de la población para el horizonte de diseño.

Tabla Nº 1. Ejemplo Habitantes Actuales E Información Censos Del SisbenY P.O.T.

CENSOSTASAS DE

CRECIMIENTO

AÑO HABITANTES

FUENTEr (%) k

1997 149Archivo

comunidad3.875 0.038

2000 167 SISBEN 3.471 0.034

2003 185 SISBEN 2.404 0.024

2005 194 P.O.T. 2.577 0.025

2006 199 Diseñador.

PROMEDIO *3.082 *0.030






Notas: r y k, son tasas de crecimiento calculadas de acuerdo al RAS/2000,numeral B.2.2.4, utilizadas en el método geométrico y exponencialrespectivamente.

* Promedio entre los 4 valores del censo.

Los métodos de proyección a utilizar se definen a partir del nivel de complejidad

Método Aritmético:

Pf= Población proyectadaPuc= Población ultimo censoPci= Población censo inicialTuc= Año correspondiente al ultimo censoTci= Año Correspondiente al censo inicialTf= Año al cual se quiere proyectar la población

Método Geométrico:

Pf= Población proyectadaPuc= Población ultimo censoTuc= Año correspondiente al ultimo censoTf= Año al cual se quiere proyectar la poblaciónr= tasa de crecimiento anual en forma decimal






Método exponencial:

Puc= Población ultimo censoPci= Población censo inicialTuc= Año correspondiente al ultimo censoTci= Año Correspondiente al censo inicialr= tasa de crecimiento anual

Pcp= Población del censo posteriorPca= Población censo anterior

Tcp= Año correspondiente al censo posteriorTca= Año Correspondiente al censo anterior

Continuación ejemplo (datos tabla)De acuerdo al RAS/2000 Tabla B.2.1, las proyecciones se deben realizar por variosmétodos: el aritmético, el geométrico y el exponencial. Para el presente estudio seemplearán estos métodos; con una tasa de crecimiento del 3.082% para el métodogeométrico, una tasa de crecimiento del 0.030 para el método exponencial (tasascorrespondientes al P.O.T del 2005 de la región) y las expresiones de la guía RAS parael método aritmético.

Las proyecciones realizadas se pueden ver en la Tabla Nº 2






Tabla Nº 2 - Proyección De Población A 25 Años

AÑOPROYECCIÓNARITMÉTICA

PROYECCIÓNGEOMÉTRICAtasa r = 3.08%

PROYECCIÓNEXPONENCIALtasa K = 0.030

POBLACIÓNFLOTANTE

tasa K =0.093

POBLACIÓN+

VISITANTES

habitantes habitantes habitantes habitantes habitantes

2005 193.44 193 193 18 211

2006 199 199 199 19 218

2007 205 205 205 19 224

2008 210 211 211 20 231

2009 216 218 218 20 238

2010 221 225 225 21 246

2011 227 232 232 22 253

2012 232 239 239 22 261

2013 238 246 246 23 269

2014 243 254 254 24 277

2015 249 262 261 24 286

2016 255 270 270 25 295

2017 260 278 278 26 304

2018 266 286 286 27 313

2019 271 295 295 27 323

2020 277 304 304 28 333

2021 282 314 314 29 343

2022 288 323 323 30 354

2023 293 333 333 31 364

2024 299 344 344 32 376

2025 305 354 354 33 387

2026 310 365 365 34 399

2027 316 376 376 35 411

2028 321 388 388 36 424

2029 327 400 400 37 437

2030 332 412 412 38 451

2031 338 425 425 40 465






De la tabla anterior se observa que la proyección por el método geométrico yexponencial son iguales y su resultado es muy superior a las proyecciones realizadaspor el método aritmético, por tal razón se emplean los resultados arrojados por los

métodos geométrico y exponencial; en la última columna se aprecia que la poblaciónproyectada incluyendo la población flotante a 15 años supera los 300 habitantes.

Asignación del Nivel de Complejidad

La estimación del nivel de complejidad se realizó teniendo como referencia la tablaA.3.1 del RAS/2000.

Tabla 3 - Asignación Del Nivel De Complejidad

Nivel decomplejidad

Poblaciónen la zonaurbana (1)

Capacidadeconómica

de losusuarios(2)

Bajo < 2,500 Baja

Medio 2.501 a 12.500 Baja

Medio Alto 12.501 a60.000

Media

Alto > 60.000 Alta

Fuente: RAS/2000 Tabla A.3.1.

Notas: (1) Proyectado al periodo de diseño, incluida la población flotante.(2) Incluye la capacidad económica de población flotante. Debe ser evaluada segúnmetodología del DNP.

De acuerdo a metodología RAS/2000, el nivel de complejidad está en función de lapoblación proyectada y la capacidad económica; la población proyectada a su vezdepende del nivel de complejidad, entonces lo que se hace es proyectar la población adiferentes horizontes de diseño (15, 20 y 25 años), evaluar la capacidad económica yluego definir el nivel de complejidad.

De la última columna de la Tabla Nº 2 se tiene:

Población a los 15 años incluyendo población flotante = 343 hab.

Población a los 20 años incluyendo población flotante = 399 habitantes.Población a los 25 años incluyendo población flotante = 465 habitantes.






De lo anterior se puede apreciar, que para diferentes períodos de diseño, la poblaciónno supera los 500 habitantes lo cual es mucho menor a los 2500 que exige el RAS parano sobrepasar el nivel bajo de complejidad.

Desde el punto de vista de la capacidad económica de los usuarios residenciales, setiene que la población es netamente rural, con muy baja capacidad adquisitiva eincipientes sistemas de producción, además la comunidad cuenta con baja formación yrecursos insuficientes para generar sus propios ingresos. En general no se cuenta conempleos permanentes, ni existen proyectos productivos que generen ingresos para lasfamilias; por lo tanto se le asocia una capacidad económica baja. Para efectos de esteestudio la localidad, se clasifica en un “nivel de complejidad Bajo”, dando comoresultado un horizonte de diseño de 15 años.

INDICADORES ACTUALES DEL SISTEMA DE ACUEDUCTO

(Continuación ejemplo) Del censo sanitario realizado, se tiene la siguiente información:

Tabla Nº4 - Inmuebles Con Servicio De Acueducto

Tipo DeInmueble

No. De Inmuebles conServicio De Acueducto

Total No.de

Inmuebles

Si No

% deviviendas

concobertura

Residenciales* 10 29 22.5 40Oficiales 1 1 50 2

Totales 11 30 26.2 42

Densidad Poblacional

La densidad poblacional está dada por la siguiente relación:

hab/viv.viv. *40

hab. 199lesresidenciaInmuebles

TotalPoblaciónlPoblacionaDensidad 975.4===

Consumos actuales

El sector tiene un sistema simple de abastecimiento para un número no representativode viviendas, el cual no cuenta con micro ni macro medición, por lo tanto no existen






registros históricos que puedan develar las costumbres de consumo de los residentesconectados al sistema.

Para la evaluación de dichos consumos, se realizo un aforo en el tanque dealmacenamiento registrando hora a hora las variaciones del nivel en el tanque y de estamanera realizar un estimativo de los consumos brutos y a la vez definir la curva dedemanda horaria (Ver tabla siguiente).

Tabla Nº 5 - Aforo Tanque de Almacenamiento

LECTURAS CÁLCULOS

HORA LECTURACaudal

entrante *TIEMPO ALTURA VOLUMEN CAUDAL CONSUMO

cm. l/s Seg. cm. m

3

l/s l/s0 0

6:00 15.9 0 3600 196.10 - - -

7:00 16.4 0 3600 179.70 2.98 0.83 0.83

8:00 16.4 0 3600 163.30 2.98 0.83 0.83

9:00 15.7 0 3600 147.60 2.86 0.79 0.79

10:00 15.7 0 3600 131.90 2.86 0.79 0.79

11:00 15.5 0 3600 116.40 2.82 0.78 0.78

12:00 16.5 0 3600 99.90 3.00 0.83 0.83

13:00 16.9 0 3600 83.00 3.07 0.85 0.85

14:00 16.6 0 3600 66.40 3.02 0.84 0.84

15:00 16.2 0 3600 50.20 2.95 0.82 0.82

16:00 15.3 0 3600 34.90 2.78 0.77 0.7717:00 15.2 0 3600 19.70 2.76 0.77 0.77

18:00 15.6 0 3600 4.10 2.84 0.79 0.79

CAUDAL PROMEDIO 0.808320

* Para el aforo del tanque se cerró el abastecimiento al tanque.

De acuerdo a la tabla anterior, se tiene un consumo promedio de 0.81 l/s, y sepresentan consumos por hora similares, no encontrándose picos importantes entre losconsumos de la jornada de aforo. El consumo mas alto aforado se encuentra a las13:00 horas.






0.79

0.83

0.83

0.78

0.79

0.83

0.85

0.840.82

0.770.77

0.79

0.70

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

TIEMPO (Horas)

C A U D A L ( l / s )

Q prom. = 0.82 l/s

Figura 1 Curva de Demanda

Caudal Medio Diario Actual (Qmd)

La estimación de este parámetro se obtuvo de promediar los consumos aforados en eltanque de almacenamiento.

s Lmd / 82.0=Q

Si el caso fuera un sistema nuevo se obtendría de la siguiente forma:

Para lo cual se debe calcular previamente la dotación bruta y la dotación media, comoveremos mas adelante

Caudal Máximo Horario (QMH)

De igual forma se calcula el caudal máximo horario así, tomando el valor más altoencontrado






QMH = consumo a las 13:00 horas = 0.82 l/s

Para el caso que el sistema fuera nuevo el cálculo se realizaría de la siguiente forma:

Coeficientes De Consumo K1 y K2

Coeficiente De Consumo Máximo DiarioSe adoptarán los valores recomendados por el RAS/2000 en la tabla B.2.5 para unsistema de complejidad bajo donde el coeficiente (K1) es equivalente a 1.3

Coeficiente De Consumo Máximo Horario

Se obtiene de la siguiente fórmula

8.0 / 06.1

/ 85.0

2===

sl

sl

QMD

QMH K

Dicho valor se encuentra alejado del recomendado por el RAS/2000 (nivel bajo decomplejidad K2= 1.6), lo cual muestra como la gran cantidad de perdidas de la redimpiden el calculo real de los consumos actuales.

Caudal Máximo Diario (QMD)

Como no se cuenta con registros de un año para estimar el QMD, se asumió uncoeficiente máximo diario según la tabla B.2.5 del RAS/2000 de K1 = 1.3 con lo que seobtiene el caudal máximo diario.

QMD = Qmd x K1QMD = 0.82 l/s * 1.3 = 1.07 l/s.

Dotaciones

La obtención de de la dotación bruta y dotación neta se realizan a partir de losconsumos calculados a partir del aforo del tanque de almacenamiento

Como no existen micromedición ni registros, las siguientes dotaciones se emplearánpara la evaluación del sistema existente.






Dotación bruta actual

Para efectos de la estimación de la dotación bruta se utilizó la siguiente expresión:

hab Ldiahab L

=×

−

=×= / 86486400*82

/ 82.086400

acueductoconPoblacion

QMDBrutaDotación

*Las 82 personas equivalen a: 44 habitantes de las 8 viviendas que reciben el servicio y38 habitantes normales de una escuela de los cuales 2 son profesores, 2 madrescomunitarias y 34 estudiantes.

De esta forma se calculan los indicadores para una red existente ya sea para undiagnostico o para una optimización.

Las dotaciones neta y bruta para un proyecto nuevo se calculan de la siguiente manera:

La dotación neta se toma a partir del cuadro B.2.2 del RAS/2000 sección B.2.4.1dependiendo del nivel de complejidad antes definido.

La dotación Bruta se establece a partir de la siguiente ecuación:

Donde %P (Porcentaje de Perdidas) se define dependiendo del nivel de complejidad apartir de la siguiente tabla. Tomada de la sección B.2.5.1 RAS/2000






Para la modelación del próximo ejercicio se realizara con datos típicos calculados apartir de la población servida y los valores recomendados por el RAS/2000, los cualesse presentan como resumen en la siguiente tabla.

Tabla Nº 6 - Resumen de Dotaciones y Caudales

PARÁMETRO REFERENCIA VALOR UNIDADESDotación Neta Numeral B.2.4 RAS 2000 150 l/habitante-díaDotación Bruta Numeral B.2.6 RAS 2000 250 l/habitante-día

Caudal Medio Diario(Qmd)

Numeral B.2.7.1 RAS 2000 0.99 l/S

Coeficientes de ConsumoK1 y K2

Numeral B.2.7.4 RAS 2000K1 = 1.3K2= 1.5

Adimensional

Caudal Máximo Diario(QMD)

Numeral B.2.7.2 RAS 2000 1.287 l/s

Caudal Máximo Horario(QMH) Numeral B.2.7.3 RAS 2000 1.93 l/s

Ejercicio 5

Con los datos de la tabla 6, montar la red de acueducto de la topografíaanexada en el Modulo. Teniendo en cuenta:Unidades de caudal LPSDiámetro de la red 50 mm

Ecuación de perdida D-WRugosidad 0.0015.Número de viviendas 40.

Después de montar la red, se debe crear la curva de modelación o decomportamiento para este caso se realizara a partir del aforo del tanque.






Tabla 7. Aforo tanque existente

Consumo(l/s) Hora Factor0 06:00

0.83 07:00 0.97647059

0.83 08:00 0.97647059

0.79 09:00 0.92941176

0.79 10:00 0.92941176

0.78 11:00 0.91764706

0.83 12:00 0.97647059

0.85 13:00 1 QMH0.84 14:00 0.98823529

0.82 15:00 0.96470588

0.77 16:00 0.90588235

0.77 17:00 0.90588235

0.79 18:00 0.92941176

0.5 19:00 0.58823529

0.5 20:00 0.58823529

0.3 21:00 0.35294118

0.1 22:00 0.11764706

0.1 23:00 0.11764706

0.1 00:00 0.117647060.1 01:00 0.11764706

0.1 02:00 0.11764706

0.1 03:00 0.11764706

0.1 04:00 0.11764706

0.1 05:00 0.11764706

Al ubicar el QMH, se realiza un cociente entre este valor y los restantes,encontrando así el factor de consumo correspondiente para cada intervalo detiempo.

Luego se procede a crear la curva en Epanet:






1. ir al visor, seleccionar datos y dar click sobre curvas de modelación.2. luego seleccionar en la parte inferior la opción Añadir.






3. se abrirá un cuadro de dialogo “Editor Curva de Modelación” en lascasillas superiores, se pondrán los factores ya determinados yautomáticamente se formara la curva, (la casilla 1 corresponde a la 6:00

horas), por ultimo daremos la opción guardar.

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