Universidad Tecnológica de Santiago

1. Universidad Tecnológica de Santiago Tema: Cypecad Sustentado por: Luis Miguel Hiciano G. Wandy Jose Garcia U. Deliver Flete Rosa Facilitador Ing. Erick Mercedes Fecha: Lunes 14 del 2008

2. R edes Ramificadas Las redes de distribución ramificadas, tienen como característica que el agua discurre siempre en el mismo sentido. Estas se componen esencialmente de tuberías primarias, las cuales se ramifican en conducciones secundarias y éstas, a su vez, se ramifican también en ramales terciarios. Las mismas deben ser utilizadas en núcleos urbanos de 1.000 habitantes como máximo y de configuración urbana lineal. Las arterias tendrán una longitud máxima de 1.000 m y seguirán el eje de los núcleos. Los distribuidores tendrán una longitud máxima de 300 m. (ramales ciegos).

3. Ventajas - Ser el más sencillo de calcular, ya que al estar definido el sentido de circulación del agua, puede precisarse con exactitud, el caudal que circulará por cada tubería, lo cual facilita, enormemente, el cálculo de los diámetros. - Resulta a primera vista más económico. • Desventajas - Una rotura puede originar el entorpecimiento e incluso el corte general, de la casi totalidad, de la distribución. - Los extremos o finales de la ramificación presentan el inconveniente de que en ellos el agua queda estancada y se hace necesario, para evitar contaminaciones, efectuar frecuentes descargas (ya sea por medio de bocas de riego o llaves de descarga).

4. Desventajas - La economía que resulta del menor desarrollo (menor número de kilómetros de la red) es más bien aparente que real, ya que en este caso será necesario contar con diámetros mayores, puesto que la alimentación de cada tramo no se verifica más que por un solo lado.

5. R edes Malladas En las redes malladas, las tuberías principales se comunican unas con otras, formando circuitos cerrados y se caracterizan por el hecho de que la alimentación de las tuberías puede efectuarse por sus dos extremos indistintamente, según se comporten las tuberías adyacentes, de manera que el sentido de la corriente no es siempre, forzosamente, el mismo. La separación máxima entre los lados opuestos de una malla será de 900 m. y la mínima de 250 m. La superficie máxima de una malla será de 30 Ha y la mínima de 9 Ha. Cada malla abastecerá un máximo de 1.500 viviendas y a un mínimo de 500. Cuando el núcleo tenga menos de 500 viviendas se dispondrá una sola malla. Los distribuidores estarán conectados entre si, y/o a las arterias.

6. La red quedará dividida en sectores mediante llaves de paso, de manera que, en caso necesario, cualquiera de ellos pueda quedar fuera de servicio y de este modo facilitar las operaciones de limpieza y de mantenimiento que son necesarias efectuar con carácter periódico. • Ventajas • Libertad en el sentido de la circulación del agua. • Mejor repartición de la presión. • Mayor seguridad en el servicio, ya que una avería en un punto determinado no acarrea, como en el caso anterior, un corte de suministro, pues el agua puede conducirse por otras tuberías de la malla, dejando aislado el tramo en reparación.

7. Desventajas • Para el cálculo de la red, es necesario establecer, de antemano y • por hipótesis, el sentido en el que circulará el agua. • El montaje de la red, resulta más caro que cuando se trata de un • montaje de red ramificada.

8. R edes Mixtas Es evidente que también puede adoptarse un sistema mixto, o sea, distribución en malla en el centro de la población y ramificada para los barrios extremos. En las redes mixtas, únicamente se instalan distribuidores ciegos cuando la trama urbana lo requiera, como pueden ser los fondos de saco y los puntos de consumo aislados, su longitud no será mayor de 300 m. ni podrán abastecer a más de 200 viviendas. El buen funcionamiento y la razonable duración de una red de distribución obligan a que los valores de la Presión, en la misma, queden dentro de límites recomendables (30 a 45 m.c.a).

9. R edes de un solo Piso Cuando las presiones estáticas máximas que hacen falta para alcanzar las presiones dinámicas mínimas necesarias, resulten, en todos los puntos de la red, iguales o inferiores a los seis kilogramos por centímetro cuadrado (=< 6 Kgf/cm2), se podrá disponer de una instalación constituida por un depósito regulador para un solo piso con o sin depósito de cola.

10. R edes Escalonadas En el caso de topografías muy accidentadas, puede existir sectores en que las presiones máximas que puedan producirse superen los seis Kilogramos por centímetro cuadrado (6 Kgf/cm2), resultará necesario, por tanto, dividir la superficie afectada por la ordenación en el número suficiente de pisos, de forma que en ninguno de ellos se supere la presión límite arriba establecida; esta solución da lugar a las llamadas redes escalonadas.

11. R edes por Impulsión En determinados supuestos se hace necesario organizar una impulsión para superar algún obstáculo orográfico del relieve, en estas circunstancias se hace imprescindible el empleo de redes por impulsión.

12. C ype Ingenieros Somos CYPE Ingenieros, una empresa con más de 20 años de experiencia en Arquitectura, Ingeniería y Construcción que trabaja día a día para ofrecer un software eficaz y fiable, adaptado a las necesidades de los profesionales del sector. A lo largo de todos estos años hemos compaginado una intensa actividad en el terreno de la ingeniería y el cálculo de estructuras con la investigación de vanguardia en el campo del desarrollo informático supervisada y dirigida desde sus inicios por Vicente Castell Herrera. Como resultado de este trabajo, CYPE Ingenieros ocupa hoy en día una posición de liderazgo dentro del sector del software aplicado a la Ingeniería, la Arquitectura y la Construcción gracias al éxito de sus programas: CYPECAD, Metal 3D, Arquímedes y Control de obra, Generador de precios, Predimensionadores de mediciones y presupuestos, Cypedoc. Libro del edificio, Cypedoc. Manual de uso y mantenimiento, Muros pantalla, Infraestructuras urbanas, Cypelec, Instalaciones del edificio y Marcos, entre otros.

13. Versiones Siempre Actualizadas Además, para poner al día sus programas con la última versión aparecida, el departamento de posventa le propone varias modalidades, como el Contrato de Mejoras o la Actualización, que ofrecen servicios exclusivos y múltiples ventajas. • 4 Modos de Acceso al Software Cype Ingenieros Intentando ofrecer el máximo servicio, hemos ampliado los modos de utilizar nuestros programas. Dos de ellos son de libre acceso (Versión After Hours y Versión de Evaluación), y los otros dos son de uso exclusivo para clientes (Versión profesional y Licencia temporal). La Versión After Hours y la Versión de Evaluación están ideadas, principalmente, para facilitar el trabajo de los estudiantes, y para que en un futuro puedan acceder al campo profesional con el dominio de las herramientas informáticas que hoy en día resultan imprescindibles.

14. Una Amplia Oferta Informativa Ofrecemos formación oficial, de calidad y actualizada de los programas de CYPE Ingenieros en el ámbito nacional e internacional para que los usuarios puedan extraer la máxima utilidad a nuestros productos en el plazo más breve posible. Los interesados en acceder a esta oferta formativa, de carácter progresivo y estructurada en diferentes niveles, pueden hacerlo a través de modalidades presenciales, multimedia o por Internet. • Referente para el Sector con Presencia en Ferias y Foros Profesionales La presencia de CYPE Ingenieros en los principales foros y certámenes profesionales constituye ya un hecho habitual. Contamos con expositores fijos en las principales ferias del sector de la construcción y la tecnología, tanto en España como en el ámbito internacional, al tiempo que desarrollamos una intensa labor de divulgación y difusión a través de convenios y actividades en colegios profesionales y organismos oficiales de todo el mundo.

15. En Definitiva, Cype Ingenieros es … Una empresa líder, compuesta por un equipo de más de 130 profesionales, que busca a un tiempo la especialización y la integración como las mejores fórmulas para desarrollarse dentro de su ámbito profesional y prestar servicios ágiles y eficaces a sus clientes.

16. D iseño de Redes El objetivo fundamental en el diseño de una red de distribución es hacer llegar el agua a cada punto de consumo. El problema puede abordarse desde dos puntos de vista diferentes: Diseño: Suele ser el caso más habitual, en el que a partir de una serie de datos de consumo y topografía se desea obtener los diámetros adecuados de las conducciones de agua. Comprobación: A partir de una instalación ya diseñada, se desea conocer si cumple con las limitaciones de diseño impuestas o consideradas a juicio del técnico.

17. Tanto si se desea diseñar como si lo que se quiere es comprobar es necesario tener en cuenta las siguientes pautas: Las condiciones de llegada a los puntos de consumo: Es necesario respetar una serie de condicionantes, como prisiones en los consumos o calidad del agua distribuida. Facilidad de Construcción: La utilización de materiales, diámetros, y otros elementos fácilmente disponibles en el mercado, que se ajusten a las normas tanto en dimensiones como en comportamiento. Mantenimiento: Conseguir un buen funcionamiento de las instalaciones para evitar un excesivo y costoso mantenimiento correctivo, facilitando el mantenimiento preventivo, es fundamental. Economía: No sirve tan sólo con hacer que la instalación funcione. Esta debe comportar, además, un coste razonable evitando en lo posible sobredimensionar.

18. Consumo Generalmente, éste es el principal condicionante en el funcionamiento de la instalación. El caudal a suministrar en cada uno de los nudos de la instalación suele estimarse en base al tipo de suministro (urbano, industrial, rural…). En el caso de consumo urbano, se suele ajustar dicho consumo dependiendo del número de habitantes de la ciudad implica y del tipo de consumo (vivienda, hotel…). De forma orientativa, en la tala 2.1 se muestran valores habituales para proyectos. Adicionalmente, hay que tener en cuenta no solo los habitantes actuales de las zonas que se desean urbanizar, sino que también hay que realizar una previsión de un posible crecimiento de la población a la que habría que abastecer desde la red que estamos calculando. De forma orientativa, se puede calcular la población futura según la ecuación siguiente: P = Pa(1+a)t P: población urbana Pa: población del último censo a: tasa de crecimiento de la población t: tiempo transcurrido desde el último censo

20. Por aparatos instalados, el caudal que se muestra en la tabla 1.2. Los caudales calculados en los nudos de abastecimiento para la red de agua son los mismos que deberán aparecen en los caudales aportados en la red de saneamiento, en la hipótesis de aguas negras, en redes generales de saneamiento o como único aporte en redes separativas.

21. Depósito o Suministro de una Red Una red de agua recibe alimentación por unos o varios puntos. Dichos puntos pueden ser: Diseño Cuando se encuentran en una cota elevada, generan la altura piezometrica que mueve el agua a través de los conductos. Se considera su capacidad para producir presión como la altura piezometrica del mismo, es decir, su cuota más su nivel. Suministro de Red Son los puntos de entrada procedentes de la compañía suministradora o bien de otras redes capaces de proporcionar agua a la instalación.

22. Velocidades en las Conducciones Una de las principales limitaciones a la hora de dimensionar una red de conductos de agua es la velocidad del fluido en los mismos. Se suele emplear como limite inferior de velocidad 0.5 m/s, a menos que exista una limitación de diámetro mínimo que impida el cumplimiento de esta velocidad en algunos tramos. Por debajo de 0.5 m/s tienen lugar de sedimentación y estancamiento. • Presiones en el Consumo Cuando se diseña una red hidráulica de suministro de agua potable, es necesario asegurar en los consumos una presión disponible. El rango normal de presiones en nudos de consumo oscila entre 10 y 50 M.C.A.

23. Materiales Determinan la rugosidad superficial del tubo con la que se va a encontrar el agua. Una mayor rugosidad de material implica mayores perdidas en el tramo.

24. Diámetros El tratamiento de los materiales se realiza a través del uso de bibliotecas, de donde se obtienen los materiales a emplear. Cada material aporta su característica de rugosidad absoluta junto con una serie de diámetros. Estas bibliotecas son definibles por el usuario que puede modificar los coeficientes de rugosidad así como quitar o añadir diámetros a la serie. Para cada material, existen predefinidas series de diámetros normalizados. Esos tienen, habitualmente a notación “DN” junto con la dimensión aproximada de su diámetro en milímetros. • Consideraciones de Elementos Especiales Debido a necesidades constructivas o de control, las instalaciones de abastecimiento de agua requieren del uso de elementos especiales diferentes a las tuberías, como pueden ser válvulas (en sus diferentes variantes), codos, reducciones, carretes,…

25. Válvula de Regulación Es aquella que origina pérdidas de carga en la instalación para sus posiciones intermedia, con objeto de variar de esta manera la distribución de presiones en la misma. También puede ser usada como válvula todo/nada. Se pueden definir distintos grados de apertura para cada combinación. Desde el punto de vista constructivo, hay diversas válvulas que realizan esta función: de compuerta, de mariposa, de asiento plano,… por tanto, se requieren los datos del fabricante sobre el adimensional de pérdidas a válvula abierta y la tabla de relación de las pérdidas con el grado de apertura de dicha válvula. Válvula Antirretorno o Retención Se trata de una válvula que sólo permite el paso del agua en un sentido. Sus aplicaciones pueden ser múltiples: evitar recirculaciones en un by-pass, independizar zonas de la instalación con puntos de suministro distintos, etc. El tipo de válvula que realiza esta función constructivamente es muy diferente a las anteriores. Según el diseño tendrá unas pérdidas de carga en un sentido de paso y un cierre rápido frente a la circulación del aguan en sentido contrario. Como dato se requiere el coeficiente de pérdida a válvula abierta y el sentido en que se ubica respecto a la tubería (de origen a extremo).

26. Válvula de Control de Caudal Esta válvula de regulación es de funcionamiento similar a la anterior, pero la consigna es de caudal. Igualmente, se puede definir distintos tarados de caudal para cada combinación. Si el flujo es menor o igual al consignado, sólo se introducirán las pérdidas de válvula abierta. • Bombas Las instalaciones de abastecimiento de agua pueden verse intercaladas con elementos de aporte de energía como so las turbobombas para salvar obstáculos geográficos. Se distinguen tres grandes grupos en función de la trayectoria que sigue el fluido a lo largo del rodete de la misma: Centrifugas Son las de uso más generalizado. Están especialmente indicadas para caudales moderados y alturas notables.

27. Heliocentrifugas Su campo de utilización es intermedio entre las bombas centrífugas y las axiales. Los elementos constituyentes como rodete, difulsor, ,pueden ser comunes en unos casos a las primeras y en otros casos a las segundas. Axiales Se utilizan en la elevación de grandes caudales de una altura más bien reducida. Su instalación es prácticamente siempre en el eje vertical y sumergidas en el depósito de aspiración. Sea cual sea el tipo de turbobomba a tratar, el dato que la define es la curva característica obtenida a partir de los ensayos que el fabricante realiza en un banco de pruebas y que debe venir detallada en sus catálogos.

28. Excavaciones Las conducciones de agua potable en distribución y urbanización es se instalan, por lo general, enterradas. Para ello, suelen excavase zanjas para acoger las conducciones. La forma de la zanja, el volumen de excavación y otra serie de factores pueden resultar interesantes a la hora de calcular una instalación. • Características del Terreno La forma en que será excavada la zanja depende en gran medida de las características del terreno donde se enterrará la conducción. Para ello, deben conocerse los terrenos en los que se va a excavar y algunas características propias del proceso de instalación de la conducción: Talud Representa la máxima inclinación de una pared excavada en un terreno con la suficiente solidez como para no desmoronarse. Se suele expresar en metros de apertura horizontal por cada metro excavado verticalmente.

29. Distancia Lateral Distancia mínima que deberá separarse la conducción de las paredes de la zanja. Ancho Mínimo Por algún tipo de limitación mecánica, no se pueden construir zanjas con anchos excesivamente pequeños. En caso de que la conducción sea de pequeño diámetro y junto con las distancias laterales no se complete o supere el ancho mínimo, de toma este ancho mínimo como ancho de cálculo. Lecho Distancia entre el suelo de la zanja y la base de la conducción. Suele rellenarse con arena aunque es también posible encontrar lechos de hormigón en algunos casos. Relleno Una vez depositada la conducción sobre el lecho, se rellena con arena hasta cubrir la conducción. Llamaremos distancia de relleno al espesor de arena por encima de la conducción.

30. Medición Para realizar el cálculo de excavación, es necesario disponer de información sobre las profundidades de excavación. Cota del Nudo: Indica la cota de la parte inferior de la conducción en cada uno de os nudos de la instalación es necesaria también para el calculo hidráulico de las conducciones. Cota del Terreno: Es la cota a la que queda el terreno modificado, es decir, una vez explanado, sobre el que se va a realizar la conducción. Cota de la Rasante: Es la cota a la que quedará la superficie tras haber cerrado las zanjas y construido el firme sobre el terreno. • Limitaciones Debido a la situación bajo tierra de diferentes tipos de instalaciones (electricidad, agua, gas, telefonía,…), suele existir una limitación de profundidad mínima que debe respetarse para evitar colisiones con otras instalaciones. Esta profundidad mínima se mide desde la cota de rasante hasta la cada superior de la conducción. Respetando esas profundidades mínimas, se facilita que en futuras excavaciones no se produzcan roturas accidentales de la conducción.

31. Cálculo (Opción de Calcular) Una vez recogidos los datos de partida, se procede al cálculo de la instalación, de acuerdo con los tipos de conducciones, diámetros, elementos intercalados, caudales demandados y presiones de suministro. Para ello se emplean la formulación y el método de resolución. • Diseño (Opción de Dimensionar) Si, después del cálculo, existen tramos o nudos que no cumplan todas las limitaciones impuestas, se puede recurrir a un predimencionado óptimo automático. Debido a la complejidad en el comportamiento de sistemas mallados, uno a la no linealidad necesidad de iteración que presentan las instalaciones hidráulicas, el dimensionado debe realizarse por el método de prueba y rectificación. Al predimensionar, el programa tratará de optimizar y seleccionar el diámetro mínimo que cumpla todas las restricciones (velocidad y presión). Para iniciar el dimensionado, se establece el diámetro de cada uno de los tramos al menor de la serie del material asignado. Hay que hacer notar que no se alterará durante el dimensionado el material del tramo, ya que las variaciones en el material empleado en una obra suelen ser limitaciones impuestas al diseño por factores externos o normas.

32. El cálculo de esta primera iteración proporciona una serie de desviaciones sobre los límites establecidos en velocidades y presiones. El tramo que se encuentra en peores condiciones, es decir, cuya desviación sobre los límites de velocidad sea el mayor, es modificado de la siguiente forma: Si la velocidad del fluido es mayor que el límite máximo, se aumenta el diámetro. Si la velocidad del fluido es menor que el límite mínimo, se disminuye el diámetro.

33. G racias por su atención