Este documento presenta conceptos básicos de hidráulica aplicados al modelado y diseño de sistemas de distribución de agua potable. Explica principios como flujo, velocidad, presión, pérdida de carga y propiedades del agua. También describe ecuaciones comúnmente usadas como Darcy-Weisbach, Colebrook, Hazen-Williams y métodos para calcular pérdidas menores. Finalmente, presenta conceptos de líneas de gradiente hidráulico y energía en sistemas de bombeo y gravedad.

1. MODELACION Y DISEÑO DE SISTEMAS DE
DISTRIBUCION DE AGUA POTABLE
Utilizando
CYBERNET -WaterCAD
de Haestad Methods

2. CONCEPTOS BASICOS DE
HIDRAULICA

3. ING. JORGE RAMIREZ
CONCEPTOS BASICOS DE
HIDRAULICA
Principios básicos
Flujo
Velocidad
Presión
Pérdida de carga
Pérdida Menores
Problemas típicos en tuberías

4. ING. JORGE RAMIREZ
PROPIEDADES DEL AGUA
Peso Especifico.- Es el peso de la unidad de
volumen de agua, que a la temperatura de 4 C a
presión atmosférica y para un valor de la aceleración
de la gravedad de 9.81 m/s2 es de 9810 N/m3.
Densidad.- Es la masa por unidad de volumen de
agua para la temperatura de 4 C y la presión
atmosférica vale 1000 kg/m3

5. ING. JORGE RAMIREZ
FLUJO
(caudal)
Q=Volumen / tiempo
Unidades:
– M3/s Metros cubicos / segundos
– l/s Litros / segundo
– M3/h Metros cubicos / hora
– Gpm Galones / minuto

6. ING. JORGE RAMIREZ
FLUJO
FLUJO UNIFORME.- En el flujo uniforme las
características del flujo (presión y velocidad)
permanecen constantes en el espacio y en el
tiempo. Por consiguiente, es el tipo de flujo que se
utiliza para el diseño de tuberías.
FLUJO TURBULENTO.- La configuración de las
líneas de flujo no es idéntica de un instante a otro.
Aparece perturbada, hay vórtices, remolinos en una
palabra turbulencia.

7. ING. JORGE RAMIREZ
VELOCIDAD
Velocidad= Flujo / Area
– V=Q/A
Unidades comunes:
– m/s metros por segundo
– Fps pies por segundo
Rango de valores en sistemas de distribución:
– Típico: 0.6 – 1.2 m/s
– Alto: 1.5 – 2.5 m/s
– Muy alto: > 3 m/s

8. ING. JORGE RAMIREZ
PRESION
Presión.- P=F/A Es la fuerza ejercida por unidad de área o
también la relación entre la fuerza y el área sobre el cual actúa.
Uidades comunes:
– Psi Libras/pulgadas cuadradas
– Newton/m2
– kPa kilo Pascal
– Bar 100 kPa
– Atm Atmósfera (14.7 psi o 10.33 mca)

9. ING. JORGE RAMIREZ
PRESION
ATMOSFERICA – HIDROSTATICA - ABSOLUTA
Presión Atmosférica.- A nivel del mar la
presión atmosférica equivale a una columna de
mercurio de 76 cm de altura lo que se conoce como
una atmósfera.
1 atm=760 mm c Hg =10.33 mca=1.033
kg/cm2=14.7 psi (lbs/pulg2)

10. ING. JORGE RAMIREZ
PRESION
ATMOSFERICA – HIDROSTATICA -
ABSOLUTA
Presión hidrostática.- La presión hidrostática
sobre un punto situado en el interior de un liquido es
proporcional a la profundidad y al peso específico
del líquido.
– P=H*γ
– P=presión
– H=profundidad del punto
– γ=peso específico

11. ING. JORGE RAMIREZ
PRESION
ATMOSFERICA – HIDROSTATICA - ABSOLUTA
Presión absoluta.- Es la presión total que existe en un punto
debido a todas las causas que están influyendo para producirla.
P absoluta =P atmosférica + P manometrica
En unos casos es necesario considerar la presión manometrica
(P. Relativa) y en otros la absoluta, por ejemplo en el caso de
bombeo con succión negativa, teóricamente el tubo de la
succión de la bomba podrá tener una longitud de 10.33 m al
nivel del mar.

12. ING. JORGE RAMIREZ
ESTANDARES DE PRESION
(En redes de distribucion)
Minimo:
– 15 mca
Maximo:
– 40 a 60 mca

13. ING. JORGE RAMIREZ
GRADIENTE HIDRAULICO
(HGL)
Z Z P V g hL1 2 2 2
2
2= + + +/ /γ
TUBO PITOTPIEZOMETRO

14. ING. JORGE RAMIREZ
GRADIENTE HIDRAULICO
(HGL)
La línea que une las lecturas en los piezómetros es
una recta inclinada llamada LINEA PIEZOMETRICA
(HGL)
La línea que une las lecturas en los tubos PITOT es
una recta inclinada que es paralela a la línea
piezométrica y se conoce como LINEA DE
VELOCIDAD
– Por razones prácticas para los cálculos considera
solamente la línea piezométrica.

15. ING. JORGE RAMIREZ
PERDIDA DE CARGA
Cuando un líquido circula por un tubo sufre pérdidas
de energía, estas pérdidas se deben a las siguientes
causas:
– Pérdidas por rozamiento
– Pérdidas por entrada
– Pérdidas por salida
– Pérdidas por ensanchamiento del tubo
– Pérdidas por la súbita contracción del tubo
– Pérdidas por obstrucciones en el tubo (válvulas, etc.)
– Pérdidas por cambio de dirección en la circulación

16. ING. JORGE RAMIREZ
PERDIDA DE CARGA
Pérdidas por rozamiento

17. ING. JORGE RAMIREZ
PERDIDA DE CARGA
Generalmente la pérdida más importante es debida
a la fricción por lo que se llama
pérdidas principales y a las otras por tener valores
pequeños
pérdidas secundarias. Dependiendo de cada caso
se debe considerar o no estas pérdidas

18. ING. JORGE RAMIREZ
PERDIDA DE CARGA PRINCIPALES
Cuando la tubería es de gran longitud, esta pérdida es la
principal y llega a ser tan grande que las pérdidas
secundarias pueden ser despreciadas.
La perdida de carga se representa por y depende
de:
– El material que está construido el tubo
– El estado de la tubería
– La longitud de la tubería
– El diámetro
– La velocidad de circulación

19. ING. JORGE RAMIREZ
PERDIDA DE CARGA PRINCIPALES
(DARCY-WEISBACH)
La ecuación de Darcy no tiene ningún tipo de restricciones
hf = pérdida de carga (ft,m)
f =factor de fricción
d =diámetro de la tubería (ft,m)
L =longitud de la tubería (ft,m)
V =velocidad (ft/s, m/s)
g =aceleración de la gravedad
gd
VL
f fh *2*
* 2
=

20. ING. JORGE RAMIREZ
Factor de fricción
(Colebrook)
COLEBROOK propuso una ecuación semi- empírica
para el caso de los tubos que están entre los
tubos lisos y la zona de turbulencia.
El factor de fricción f es una función implícita del
número de Reynolds y de la rugosidad relativa tal
como lo estableció en la ecuación Collebrook- White
cuya fórmula es:

21. ING. JORGE RAMIREZ
f=factor de fricción
d=diámetro de la tubería
Ks=Rugosidad absoluta
Re=Número de Reynols
( )1
10 3 7
2 51
2f
k
d f
s
= − +log .
.
Re
Factor de fricción
(Colebrook)

22. ING. JORGE RAMIREZ
PERDIDA DE CARGA PRINCIPALES
(HAZEN-WILLIAMS)
v=velocidad (m/s)
R=radio hidráulico (m)
S=pérdida de energía
(m/m)
C=coeficiente de
rugosidad de la tubería
54.063.0
849.0 SRCv HW=

23. ING. JORGE RAMIREZ
PERDIDA DE CARGA PRINCIPALES
la ecuación de Hazen-Williams tiene que estar limitado a
ciertas características del fluido y del flujo.
– Los límites, establecidos por los investigadores son los
siguientes:
El fluido debe ser agua a temperaturas normales
El diámetro debe ser superior o igual a 2”
La velocidad en las tuberías se debe limitar a 3 m/s-
La ecuación que no cumpla los rangos de validez
tiende a sobrestimar los diámetros requeridos.

24. ING. JORGE RAMIREZ
PERDIDA DE CARGA PRINCIPALES
(HAZEN-WILLIAMS)
Ks (ft)Ks (mm)
.0030.9100-110ACERO
0.00050.15120Hierro
galvanizado
0.0000050.0015140-150PVC
0.0000050.0015140Asbesto
cemento
Darcy-WeisbachHAZEN-
WILLIAMS “C”
MATERIAL

25. ING. JORGE RAMIREZ
COMPARACION DE ECUACIONES DE
FRICCION
Usada comúnmente en USANo es usada comúnmente en
USA
Fácil obtener fDifícil obtener f
Solamente aguaTodos los fluidos
HAZEN-WILLIAMS “C”DARCY-WEISBACH

26. ING. JORGE RAMIREZ
PERDIDA MENORES
– Km= Coeficiente de perdidas menores
– Hf= perdida de carga causada por perdidas menores
– V= velocidad
– g= aceleración de la gravedad
g
V
f Kmh 2
2
=
Perdidas localizadas causadas por:
– Accesorios
– Codos
– Válvulas
Ecuación:

27. ING. JORGE RAMIREZ
PERDIDA MENORES
(por longitud equivalente)
– L=Longitud añadida
– D= Diametro de tuberia
– F= Factor de Friccion
D
L
f fh =
Comunmente utilizado en Diseño de Instalaciones
interiores
Ecuación:

28. ING. JORGE RAMIREZ
PROBLEMAS TIPICOS EN TUBERÍAS
Cálculo de la pérdida de carga y de la variación
de presión a partir de la variación de flujo y de las
características de la tubería.
Cálculo de la variación del flujo a partir de las
características de la tubería y de la carga que lo
produce.
Cálculo del diámetro requerido por la tubería para
dar paso a un flujo dada entre dos puntos con
diferencia de presión.

29. ING. JORGE RAMIREZ
PROBLEMAS TIPICOS EN TUBERÍAS
he = pérdida por entrada
hf = pérdida por rozamiento
Hs = pérdida por salida
LE=Línea de energía
LG=Línea de gradiente
hidráulico (piezométrica)
H=he+hf+hs
H fV
g
L
d
V
g
V
g= + +05
2 2 2
2 2 2. *

30. ING. JORGE RAMIREZ
PROBLEMAS TIPICOS EN TUBERÍAS
Las pérdidas menores en las tuberías de longitud apreciable es
pequeño y por lo tanto se puede despreciar, entonces el problema
se simplifica obteniendo el siguiente gráfico:

31. ING. JORGE RAMIREZ
REPRESENTACIÓN GRAFICA DE LAS LINEAS DE
GRADIENTE HIDRAULICO
SISTEMAS A GRAVEDAD:
La energía H se gasta en:
he = pérdida por entrada
hf = pérdida por fricción
V2/2g= energía por velocidad

32. ING. JORGE RAMIREZ
REPRESENTACIÓN GRAFICA DE LAS LINEAS DE
GRADIENTE HIDRAULICO
SISTEMAS A GRAVEDAD:
Para mantener el mismo caudal
que en el caso anterior aunque la diferencia de nivel se aumentó de
h a h1, una cantidad de energía HL debe destruirse por medio de un
orificio o válvula.

33. ING. JORGE RAMIREZ
REPRESENTACIÓN GRAFICA DE LAS LINEAS DE
GRADIENTE HIDRAULICO
SISTEMAS A GRAVEDAD:
Cuando el caudal real de
conducción es MENOR al caudal de diseño en líneas de conducción,
en la parte superior ingresa aire al sistema, trabajando un tramo de la
conducción como canal abierto, y la línea piezométrica real es la que
se representa en el siguiente gráfico.

34. ING. JORGE RAMIREZ
REPRESENTACIÓN GRAFICA DE LAS LINEAS DE
GRADIENTE HIDRAULICO
SISTEMAS A GRAVEDAD:
En el siguiente gráfico, se observa
que toda la tubería trabaja como canal, esto sucede cuando la
pendiente es más o menos uniforme, la capacidad máxima de
conducción es superior al caudal real disponible en la fuente, y la
sumergencia es insuficiente..

35. ING. JORGE RAMIREZ
REPRESENTACIÓN GRAFICA DE LAS LINEAS DE
GRADIENTE HIDRAULICO
SISTEMAS A GRAVEDAD:
En el caso de que la capacidad de
conducción sea IGUAL al caudal de diseño, toda la tubería trabaja a
presión.

36. MODIFICACION DE LA LINEA DE ENERGIA , POR LA ACUMULACION DE “AIRE”
LINEA DE ALTURA TOTAL
LINEA DE ALTURA MODIFICADA
Por la Existencia de “AIRE” en la Tubería
hLa PERDIDA LOCALIZADA DE ENERGIA
Por la Acumulación de “AIRE” en el pto.. alto
Qa < Qo
SISTEMA POR GRAVEDAD
A´
B ´
A
B
hLa
AIRE
AIRE
Flujo a superficie libre
P > P atm

37. ING. JORGE RAMIREZ
LINEAS DE GRADIENTE HIDRÁULICO Y ENERGIA TOTAL EN
SISTEMAS DE BOMBEO
REPRESENTACIÓN GRAFICA DE LAS LINEAS DE
GRADIENTE HIDRAULICO

38. SISTEMA POR BOMBEO
H B
H B : ALTURA PIEZOMETRICA PREVISTA
Aire atrapado a Presión
H B ´
H
H B ´ : ALTURA PIEZOMETRICA RESULTANTE
Q = 0
H

39. PARAMETROS DE DISEÑO

40. ING. JORGE RAMIREZ
PERIODO DE DISEÑO
En la fijación de ese período de diseño influyen entre otros
factores los siguientes:
Vida probable del equipo
Facilidad de ampliación de acuerdo con las condiciones locales
Posibilidad de perfeccionamiento próximo de equipos, etc.
Con relación a la vida útil para los elementos que conforman
un sistema de agua potable se sugieren los siguientes:

41. ING. JORGE RAMIREZ
PERIODO DE DISEÑO
Obras de captación 25 a 50
Conducciones 20 a 30
Plantas de tratamiento 20 a 30
Tanques de almacenamiento 30 a 40
Redes de distribución 20 a 25

42. ING. JORGE RAMIREZ
ESTIMACION DE LA POBLACIÓN
FUTURA
Con relación a este tema, existen varios métodos
como son:
Método aritmético
Método geométrico
Método logarítmico
Método logístico

43. ING. JORGE RAMIREZ
ESTIMACION DE LA POBLACIÓN
FUTURA

44. ING. JORGE RAMIREZ
ESTIMACION DE LA DEMANDA
El consumo de agua se expresa en l/hab/dia
(DOTACIÓN), Estos consumos se conforman de
diversas clases:
Doméstico
Comercial e Industrial
Público
Desperdicios y Fugas

45. ING. JORGE RAMIREZ
ESTIMACION DE LA DEMANDA
50.834,1Total agua no facturada
7,66,9Otros
17.114,3Fugas en la red
9.84,9Conexiones no registradas
16.38,0Consumo en exceso de facturación estimada
49.265,9Volumen facturado
100.0100,0Total volumen producido
Parroqu
ias
%
Quito
%
Descripción

46. ING. JORGE RAMIREZ
ESTIMACION DE LA DEMANDA
Facturación en Quito por categorías de consumo
Dotación neta actual
369308Total bruto
50.8%34%ANF %
182203Total neto
623Institucional
2.1819Comercial
4.187Industrial
169154Doméstico
ParroquiasQuitoConsumo
(lppd)DotaciónCategoría de

47. ING. JORGE RAMIREZ
VARIACION DE LA DEMANDA
La demanda NO es constante
Factores máximos, diario y horario
El factor de demanda máxima diaria es de
FMaxD= 1,3 y el factor de la demanda
máxima horaria es: FMH = 2,25

48. ING. JORGE RAMIREZ
VARIACION DE LA DEMANDA
PATRONES ESCALONADOS O CONTINUOS

49. TANQUES DE RESERVA

50. ING. JORGE RAMIREZ
CUALES SON LOSCUALES SON LOS
OBJETIVOS DEOBJETIVOS DE
UN TANQUE ?UN TANQUE ?

51. ING. JORGE RAMIREZ
CUBRIR LAS VARIACIONES HORARIAS

52. ING. JORGE RAMIREZ
CUBRIR UN EVENTUAL INCENDIO

53. ING. JORGE RAMIREZ
MANTENIMIENTO DE LA RED

54. ING. JORGE RAMIREZ
TANQUES DE RESERVA
Cubrir las variaciones horarias
demanda un incendio
reparación

55. ING. JORGE RAMIREZ
COMO SE CALCULA ELCOMO SE CALCULA EL
VOLUMEN DE UNVOLUMEN DE UN
TANQUE?TANQUE?
TANQUES DE RESERVA

56. ING. JORGE RAMIREZ
TANQUES DE RESERVA
(CALCULO)
METODO:
a) GRAFICA DE AREAS

57. ING. JORGE RAMIREZ
TANQUES DE RESERVA
(CALCULO)
METODO:
a) METODO DE LAS CURVAS ACUMULADAS

58. ING. JORGE RAMIREZ
TANQUES DE RESERVA
(CALCULO)
RESERVA PARA INCENDIOS
– Para poblaciones menores de 3000 Hab no se considera
almacenamiento para incendio
V Pi = 50*
– Para poblaciones mayores,se aplicar la
fórmula:
V Pi = 100*
P=Poblacion en miles
V=Volumen m3
- Para poblaciones de hasta 20000 Hab. Se aplicará la fórmula

59. ING. JORGE RAMIREZ
TANQUES DE RESERVA
(CALCULO)
RESERVA PARA EMERGENCIAS:
Se considera que para fallas rutinarias una
reserva equivalente a la demanda promedio
durante 4 horas, o sea el 16 % de la
demanda diaria promedio.

60. ING. JORGE RAMIREZ
TANQUES DE RESERVA
(CALCULO)
RESERVA TOTAL:
Suma de los volúmenes para regulación del
consumo, para cubrir incendios y de
emergencia.
El criterio que utiliza la EMAAP-Q es el Volumen
que resulte de la suma de los tres criterios
anteriores o del 30% de la demanda máxima
diaria

61. ING. JORGE RAMIREZ
TANQUES DE RESERVA
(LOCALIZACION Y ALTURA DE LOS
TANQUES)
ES FUNCION DE:
Suma de los volúmenes para regulación del
consumo, para cubrir incendios y de
emergencia.
El criterio que utiliza la EMAAP-Q es el Volumen
que resulte de la suma de los tres criterios
anteriores o del 30% de la demanda máxima
diaria

62. ING. JORGE RAMIREZ
DONDE SE UBICAN LOSDONDE SE UBICAN LOS
TANQUES ?TANQUES ?

63. ING. JORGE RAMIREZ
TANQUES DE RESERVA
(UBICACION)
Esta en funcion de:
características topográficas
zonas futuras de crecimiento
localización de la fuente de abastecimiento
El tanque deberá situarse teóricamente en el
baricentro de la zona servida v

64. ING. JORGE RAMIREZ
TANQUES DE RESERVA
(UBICACION)
Alimentación simple por gravedad :

65. ING. JORGE RAMIREZ
TANQUES DE RESERVA
(UBICACION)
Alimentación doble por gravedad :

66. ING. JORGE RAMIREZ
TANQUES DE RESERVA
(UBICACION)
Bombeo directo a la red :

67. ING. JORGE RAMIREZ
TANQUES DE RESERVA
(UBICACION)
Bombeo a la red y tanque de equilibrio :

68. ING. JORGE RAMIREZ
QUE FORMA TIENE LOSQUE FORMA TIENE LOS
TANQUES ?TANQUES ?

69. ING. JORGE RAMIREZ
TANQUES DE RESERVA
(FORMA)
Dos requisitos fundamentales:
ser funcionales y económicas posible
Las formas mas utilizadas son la
rectangular y la circular
Para depósito pequeños y medianos no ampliables, la
forma más conveniente y económica es la circular
La forma más conveniente es la rectangular. En este caso,
la relación de lados más económica es la de 3:4

70. ING. JORGE RAMIREZ
TANQUES DE RESERVA
(CARACTERISTICAS GENERALES)
PLANTA
CORTE

71. ING. JORGE RAMIREZ
TANQUES DE RESERVA
(CARACTERISTICAS GENERALES)
PLANTA
CORTE

72. ING. JORGE RAMIREZ
TANQUES DE RESERVA
(CARACTERISTICAS GENERALES)

73. ING. JORGE RAMIREZ
TANQUES DE RESERVA
(CARACTERISTICAS GENERALES)

74. ING. JORGE RAMIREZ
TANQUES DE RESERVA
(EQUIPAMIENTO)

75. ING. JORGE RAMIREZ
TANQUES DE RESERVA
(CAMARA DE VALVULAS)

76. ING. JORGE RAMIREZ
TANQUES DE RESERVA
(CAMARA DE VALVULAS)

77. ING. JORGE RAMIREZ
TANQUES DE RESERVA
(EQUIPAMIENTO)
VALVULAS DE CONTROL

78. REDES DE DISTRIBUCION

79. ING. JORGE RAMIREZ
CUALES SON LOSCUALES SON LOS
OBJETIVOS DEOBJETIVOS DE
LAS REDES ?LAS REDES ?

80. ING. JORGE RAMIREZ
CUBRIR LA DEMANDA MAXIMA HORARIA

81. ING. JORGE RAMIREZ
REDES DE DISTRIBUCION
Suministro continuo de agua en caudal
suficiente, para atender a la demanda máxima
horaria
Mantener las presiones dentro de límites
convenientes
Ofrecer caudales suficientes para el
servicio contra incendios,
OBJETIVO

82. ING. JORGE RAMIREZ
REDES DE DISTRIBUCION
Sistemas principales
Sistemas secundarios
Sistemas limitados al servicio de grifos
públicos
CLASIFICACION:

83. ING. JORGE RAMIREZ
REDES DE DISTRIBUCION
Sistema ramificado
FORMAS

84. ING. JORGE RAMIREZ
REDES DE DISTRIBUCION
FORMAS
Sistema ramificado

85. ING. JORGE RAMIREZ
REDES DE DISTRIBUCION
FORMAS
Sistema de malla

86. ING. JORGE RAMIREZ
CUALES SON LOSCUALES SON LOS
PARAMETROS DEPARAMETROS DE
DISEÑO ?DISEÑO ?

87. ING. JORGE RAMIREZ
REDES DE DISTRIBUCION
CAPACIDAD Y PRESION
Demanda máxima diaria más caudal
para incendios
Demanda máxima horaria
Presión mínima 10-15 mca
Presión máxima 30-60 mca
Velocidad mínima 0.25 m/s
Velocidad máxima 3.0 m/s

88. ING. JORGE RAMIREZ
REDES DE DISTRIBUCION
CAPACIDAD Y PRESION
Caudales de incendios:
2 en C + 2 en P4x24>120
2 en C + 1 en P3x2460- 120
1 en C + 1 en
periferia
2x22440- 60
1 en el centro2420- 40
1 en el centro1210- 20
No. DE
INCENDIOS
CAUDAL (L/S)POBLACION
(MILES)

89. ING. JORGE RAMIREZ
REDES DE DISTRIBUCION
LOCALIZACION Y ACCESORIOS
Se ubica a 1.0 m del bordillo
Las tuberías principales deben
instalarse preferentemente en las vías
en que pueda anticiparse un mayor
consumo
Los elementos principales son:
válvulas de compuerta e hidrantes

90. ING. JORGE RAMIREZ
REDES DE DISTRIBUCION
LOCALIZACION Y ACCESORIOS
La localización de tuberías se hará en
los costados NORTE Y ESTE de las
calzadas
Espaciamiento entre hidrantes varia
entre 120 m. a 240 m

91. ING. JORGE RAMIREZ
REDES DE DISTRIBUCION
SECTORIZACION

92. ING. JORGE RAMIREZ
REDES DE DISTRIBUCION
SECTORIZACION

93. ING. JORGE RAMIREZ
REDES DE DISTRIBUCION
Selección inicial de diámetros
Diámetro mínimo 4” para la red
principal.
En proyectos más grandes se
recomienda 6" como mínimo
Ubicar los hidrantes en tuberías de
diámetro mínimo 4" o en casos
extremos en 3".

94. ING. JORGE RAMIREZ
REDES DE DISTRIBUCION
Selección inicial de diámetros
Se puede partir también de la formula
empírica en la que D es el diámetro en
pulgadas y q el gasto en litros/seg.
fórmula que está asociada a velocidades
de 1,10 m/seg.
D q= 135.

95. ING. JORGE RAMIREZ
QUE MATERIALESQUE MATERIALES
YY
ACCESORIOS DEACCESORIOS DE
UTILIZAN?UTILIZAN?

96. ING. JORGE RAMIREZ
REDES DE DISTRIBUCION
MATERIALES
PVC
ACERO
HIERRO DUCTIL
HIERRO FUNDIDO
ASBESTO CEMENTO

97. ING. JORGE RAMIREZ
REDES DE DISTRIBUCION
ACCESORIOS
CODOS, TEES, YEES, ETC.
VALVULAS
HIDRANTES
BOCAS DE FUEGO
CONEXIONES DOMICILIARIAS

98. ING. JORGE RAMIREZ
REDES DE DISTRIBUCION
MATERIALES Y ACCESORIOS

99. ING. JORGE RAMIREZ
VALVULAS DE CONTROL
•VALVULAS REDUCTORAS DE PRESION
Limita la presión de salida a un valor deseado

100. ING. JORGE RAMIREZ
VALVULAS DE CONTROL
•VALVULAS SOSTENEDORAS DE PRESION
Mantiene una presión mínima a la entrada

101. ING. JORGE RAMIREZ
VALVULAS DE CONTROL
•VALVULAS CONTRA GOLPE DE ARIETE

102. ING. JORGE RAMIREZ
VALVULAS DE CONTROL
•VALVULA DE ALTITUD

103. ING. JORGE RAMIREZ
ACCESORIOS EN REDESACCESORIOS EN REDES
ABIERTASABIERTAS
(CONDUCCIONES)(CONDUCCIONES)

104. VALVULAS DE AIRE
Y LA POSICION DE LAS VALVULAS DE AIRE NECESARIAS
TUBERIA QUE MUESTRA SU GRADIENTE HIDRAULICO
VALVULA DE EXPULSION DE AIRE-VE
A intervalos de 400 a 800 mts. en tramos
largos horizontales y ascendentes.
VALVULA DE ADMISION Y EXPULSION DE AIRE-VAE
En la salida de la bomba antes de la válvula de retención,
( no es necesaria para bombas con altura de elevación de succión positiva),
ó en puntos y cambios bruscos de Pendiente cerca al final de la línea donde
no se anticipa una cantidad significativa de aire.
VALVULA COMBINADA DE AIRE (VC)
En puntos y cambios bruscos de Pendiente debido
a posible separación de columna y creación de vacío.
BOMBA
TANQUE
ó REPRESA
GRADIENTE HIDRAULICO
PLANO DE REFERENCIA -DATUM-
En resaltes hidráulicos
RESALT0 HIDRAULICO
DIRECCION DEL FLUJO
VC
VE

105. VALVULAS ROMPE VACIO (VV)
VALVULAS DE ESCAPE ó ALIVIO DE AIRE (VE)
Palanca Simple
Palanca Compuesta(*)
VALVULAS COMBINADAS (VC)
Cámara Simple
Cámara Doble
VALVULAS DE ADIMISION y EXPULSION DE AIRE (VAE)
Acción Directa (*)
Control Hidraúlico
(*) Aguas Negras

106. QUE SON y PARA QUE SE UTILIZAN ?
> SON LA COMBINACION DE UNA VALVULA DE ADIMISION Y
EXPULSION DE AIRE CON UNA VALVULA DE ESCAPE DE AIRE
DONDE SE INSTALAN ?
> EN “TODOS LOS PUNTOS ALTOS” DE LA TUBERIA DONDE EXISTAN
CAMBIOS DE PENDIENTE
> EN TRAMOS HORIZONTALES A INTERVALOS DE 500 / 1000 Mts.
DEPENDIENDO DEL DIAMETRO DE LA TUBERIA
Cámara Simple
Cámara Doble

107. Las VALVULAS DE ADMISION,EXPULSION y ESCAPE DE AIRE
ó Ventosas Automáticas , son dispositivos ESENCIALES en el diseño
integral de tuberías para conducción de agua y NO deben considerarse
como simples accesorios

108. COLAPSO
NIVEL MAXIMO
Tubería de Acero
Diámetro : 1220 mm
Espesor : 7 mm
Long. Colapsada : 540 Mts
e / D = 0.005738
URB. MANZANARES / BARUTA / Edo: MIRANDA

109. ESTACION DE BOMBEO VISTA ALEGRE / Ccs
Múltiple de Descarga
8 “ APCO 154 / 205
Múltiple de Succión
8 “ APCO 154 / 205

110. ING. JORGE RAMIREZ
DISEÑODISEÑO
REDES DEREDES DE
DISRIBUCION DE AGUA POTABLEDISRIBUCION DE AGUA POTABLE

111. ING. JORGE RAMIREZ
QUE INFORMACIONQUE INFORMACION
BASICA SE REQUIERE ?BASICA SE REQUIERE ?

112. ING. JORGE RAMIREZ
PLANO TOPOGRAFICO

113. ING. JORGE RAMIREZ
DEFINIR LOS LIMITES DE ABASTECIMIENTO
LIMITE

114. ING. JORGE RAMIREZ
ESQUEMA DEL PROYECTO

115. ING. JORGE RAMIREZ
AREAS DE APORTACION TANQUE

116. ING. JORGE RAMIREZ
QUE DATOS SEQUE DATOS SE
REQUIERE?REQUIERE?

117. ING. JORGE RAMIREZ
DATOS BASICOS PARA CALCULO
TUBERIA:
NUDO DE INICO Y FIN DEL TAMO
LONGITUD
DIAMETRO
COEFICIENTE DE RUGOSIDAD (FUNCION DEL
MATERIAL)
NUDO:
ID DEL NUDO
CAUDAL
COTA DEL TERRENO
TANQUE:
ID DEL TANQUE
COTA DEL TERRENO

118. ING. JORGE RAMIREZ
CON QUE PROGRAMA SECON QUE PROGRAMA SE
CALCULA?CALCULA?

119. ING. JORGE RAMIREZ
SIMULACION O DISEÑO?SIMULACION O DISEÑO?

120. ING. JORGE RAMIREZ
PROGRAMAS
LOOP
CYBERTNET
WATER CAD
EPANET
OTROS.

121. ING. JORGE RAMIREZ
RESULTADOS
TUBERIA:
VELOCIDAD
PERDIDA DE CARGA EN ESE TRAMO
DIRECCION DEL FLUJO
NUDO:
COTA PIEZOMETRICA
PRESION RESIDUAL
TANQUE:
CAUDAL TOTAL DE SALIDA DEL
TANQUE

122. ING. JORGE RAMIREZ
QUE RESULTADOSQUE RESULTADOS
OBTENGOOBTENGO
YY
QUE SE TIENE QUEQUE SE TIENE QUE
VERIFICAR ?VERIFICAR ?

123. ING. JORGE RAMIREZ
RESULTADOS
VELOCIDAD EN CADA TRAMO
DIRECCION DEL FLUJO
COTA PIEZOMETRICA EN CADA NUDO
PRESION EN CADA NUDO

124. ING. JORGE RAMIREZ
ANALISIS DE LOS RESULTADOS
VERIFICAR LA PRESION MÍNIMA (15 mca)
VERIFICAR LA VELOCIDAD MAXIMA

125. ING. JORGE RAMIREZ
DESCRIPCION GENERAL
Estos programas estan desarrollados como
un módulo del programa AutoCAD, por la
firma Haestad Methods de los Estados
Unidos.
Este programa esta configurado para
realizar simulaciones de los sistemas
en forma estática como en periodo
extendido de simulación.

126. ING. JORGE RAMIREZ
Cybernet-WaterCad
Permite modelar varios de los componentes
hidráulicos
válvulas reguladoras, bombas, así como
también modelar varios escenarios a fin de
evaluar el comportamiento hidráulico del
sistema.
La entrada de datos es fácil y flexible para
realizar los cambios que sean necesarios.

127. ING. JORGE RAMIREZ
Cybernet-WaterCad
Permite modelar varios de los componentes
hidráulicos
La longitud de las tuberías puede ser
ingresadas a través de las coordenadas de
los nudos o en forma directa en las tablas.
Los resultados se visualizan por pantalla
mediante tablas, y en el plano.
Los resultados pueden ser exportados a
diferentes base de datos o interactuar con
sistemas de información geográfica

128. ING. JORGE RAMIREZ
Cybernet-WaterCad
Permite modelar varios de los componentes
hidráulicos
Además cuenta con un modulo para
monitorear la calidad del agua.
Es una herramienta de diseño para redes
de agua potable en un ambiente CAD.
Se tiene dos versiones, una en AutoCad y
otra Stand-Alone

129. ING. JORGE RAMIREZ
Cybernet-WaterCad
CARACTERISTICAS
Se tiene las opciones de calcular con las
formulas de Hazen-William o Darcy-
Weisbach.
Acepta diferentes unidades

130. ING. JORGE RAMIREZ
Cybernet-WaterCad
CARACTERISTICAS
Se puede configurar para diferentes
líquidos (agua, gasolina, etc.)
Incluye la posibilidad de insertar válvulas de
diferente tipo como reductoras de presión,
sostenedoras de presión, reguladoras de
caudal. Bombas

131. ING. JORGE RAMIREZ
Cybernet-WaterCad
CARACTERISTICAS
Especificar diferentes materiales
Tiene la opción de chequear los datos
de ingreso para determinar si existe
error
Tiene un help en línea.

132. ING. JORGE RAMIREZ
Cybernet-WaterCad
CARACTERISTICAS
REQUERIMIENTOS DE HARDWARE
Computador mínimo con 64 RAM
AutoCad r14
Windows NT, Windows 95/98

133. TALLER 1

134. ING. JORGE RAMIREZ
TALLER 1
SIMULACION DE UNA RED
Construcción de una red a escala
Configuración básica del modelo
Método de calculo
Escala del dibujo
Tamaño del texto, símbolo y anotaciones

135. ING. JORGE RAMIREZ
TALLER 1
CONFIGUACION DEL MODELO

136. ING. JORGE RAMIREZ
TALLER 1
CONFIGUACION DEL MODELO

137. ING. JORGE RAMIREZ
TALLER 1
DIBUJO DE LA RED

138. ING. JORGE RAMIREZ
TALLER 1
INGRESO DE LOS DATOS DEL TANQUE

139. ING. JORGE RAMIREZ
TALLER 1
ESCENARIOS
Escenario 1 (simulacion en base a los
datos iniciales)
Escenario 2 (evento de incendio)
Escenario 3 (incendio con nuevos
diametros)

140. TALLER 2

141. ING. JORGE RAMIREZ
TALLER 2
SIMULACION DE UNA RED INCLUYENDO BOMBAS Y
TANQUES
Construcción de un modelo “esquematico”
conteniendo un tanque, un reservorio, una
bomba y tres válvulas reductoras de presión
(PRV).
Dos simulaciones que nos permitirán analizar el
comportamiento del sistema, la bomba y las
válvulas reductoras de presión bajo ciertas
condiciones de análisis.
El primer escenario contará con una demanda
normal,
El segundo tendrá una demanda adicional en el
nodo J-4.

142. ING. JORGE RAMIREZ
TALLER 2
SIMULACION DE UNA RED INCLUYENDO BOMBAS Y
TANQUES
REPRESENTANDO UN POZO
No existe un elemento POZO en los modelos
Se lo representa como un Reservorio + Bomba
El reservorio considera que el nivel no varia como lo es
en un tanque

143. ING. JORGE RAMIREZ
TALLER 2
ESQUEMA DE LA RED

144. ING. JORGE RAMIREZ
TALLER 2
INGRESO DE VALVULAS
VALVULA REDUCTORA DE PRESION:

145. ING. JORGE RAMIREZ
TALLER 2
INGRESO DE BOMBA
BOMBA:

146. ING. JORGE RAMIREZ
TALLER 2
INGRESO DE TANQUE
TANQUE:

147. TALLER 3

148. ING. JORGE RAMIREZ
TALLER 3
Simulación en tiempo extendido (SPE)
Rastrea el sistema a lo largo del tiempo
SPE=Series de estados estáticos unidos (Fotos)
Por que usar SPE:
Dimensionamiento tanques
Operación bombas y válvulas
Cuantificación gasto de energía

149. ING. JORGE RAMIREZ
TALLER 3
Simulación en tiempo extendido
construiremos un modelo conteniendo un tanque, un
reservorio, una bomba y una válvula reductora de presión
(PRV).
Dos simulaciones que nos permitirán analizar el
comportamiento del sistema, la bomba y la válvula
reductora de presión bajo ciertas condiciones de análisis.
El primer escenario contará con una
demanda normal
El segundo tendrá una demanda estimada
para el año 2020

150. ING. JORGE RAMIREZ
TALLER 3
CONSTRUCCION DEL MODELO

151. ING. JORGE RAMIREZ
TALLER 3
Simulación en tiempo extendido
Configuración básica del modelo
Construcción del modelo.
Patrones de demanda

152. ING. JORGE RAMIREZ
TALLER 3
Simulación en tiempo extendido
CONTROLES
Control operacional
Propiedad del elemento controlado
Limitado a una condición simple
Control Lógico (basado en reglas)
Se mantiene con las alternativas
Condiciones complejas (WaterCad v 5.0)

153. ING. JORGE RAMIREZ
TALLER 3
Simulación en tiempo extendido
CONTROLES OPERACIONALES
Estado (Lógico)
Tubería: Abierta o Cerrada
Bombas: Encendida o Apagada
Válvulas: Activa o Inactiva
Configuración
Bombas: Factor de velocidad relativa
(WaterCad V 5.0)

154. ING. JORGE RAMIREZ
TALLER 3
Simulación en tiempo extendido
CONTROLES SIMPLES
Encender Bomba a las 5:00 pm
Apagar bomba cuando la presion de J- 1> 45
mca
Valvula VRP inactiva cuando la presion de J-
6 <45
etc

155. ING. JORGE RAMIREZ
TALLER 3
Simulación en tiempo extendido
Comparación de Resultados

156. TALLER 4

157. ING. JORGE RAMIREZ
TALLER 4
Reportes
ANOTACIONES EN EL GRAFICO
Tablas
CURVAS DE PRESION
PERSONALIZACION DEL GRAFICO

158. ING. JORGE RAMIREZ
TALLER 4
Reportes

159. TALLER 5
WaterCAd v 5.0

160. ING. JORGE RAMIREZ
TALLER 5
Objetivos:
Dibujar una red importando un archivo cad
DXF.
Optimización de una red
Estimación de costos

161. ING. JORGE RAMIREZ
TALLER 5
Descripción del problema
El problema consiste en Diseñar una red que
cumpla el requisito de presión mínima
adoptada de 20 psi.
Para esto se realiza dos simulaciones:
Simulación 1 – Condiciones iniciales –
Estimación de costos
Simulación 2 – Modificación de la red y
determinación de los costos

162. ING. JORGE RAMIREZ
TALLER 5

163. ING. JORGE RAMIREZ
TALLER 5
Configuración básica del modelo
Construcción del modelo
Estimación de costos

164. ING. JORGE RAMIREZ
TALLER 5
Resultados

165. ING. JORGE RAMIREZ
TALLER 5
Resultados

166. ING. JORGE RAMIREZ
OTROS PROGRAMAS
EPANET
Es un programa desarrollado por la Agencia de
Protección Ambiental de los Estados Unidos,
para el estudio y análisis del comportamiento
de redes hidráulicas a presión.
Permite el análisis hidráulico, calidad
del agua.
Se puede especificar la fórmula de
Hazen-Williams, o Darcy-Weisbach.

167. ING. JORGE RAMIREZ
OTROS PROGRAMAS
EPANET
El programa corre en entorno MS-DOS, WINDOWS 3.1
O 95
La presentación de resultados se realiza por pantalla,
tablas, gráficos y archivos de texto.
VENTAJAS: Fácil de usar, Distribución gratuita.
DESVENTAJA: No diseña, ingreso de información
complicada
DIRECCIÓN EN INTERNET hhh://www.epa.gov

168. ING. JORGE RAMIREZ
CONCLUSIONES
Comparando los resultados obtenidos
mediante este programa y el programa
LOOP, se concluye que los resultados
son exactamente los mismos.
Esto significa que el diseño de una red
no es función del programa que se
utilice, sino del criterio del proyectista.

169. ING. JORGE RAMIREZ
CONCLUSIONES
La ventaja que se tiene con este
programa es la vinculación que tiene el
grafico con los datos
Otra de las ventajas que se tiene es que
se puede exportar estos archivos a un
sistema de información geográfica.

170. ING. JORGE RAMIREZ
BIBLIOGRAFIA
MANUAL DE HIDRÁULICA J.M. DE AZEVEDO NETTO 1976
HIDRÁULICA DE TUBERÍAS JUAN G. ALDARRIAGA 1998
DISEÑO DE ACUEDUCTOS LUIS FELIPE SILVA GARAVITO 1987
ABASTECIMIENTOS DE AGUA SIMON ARROCHA 1978
CYBERNET v. 3.1 1999
WATER CAD v 5.0 2004
EPANET 1994