Reservorio de almacenamiento
Karim Espinoza
Esquema general de un sistema de abastecimiento de agua potable
Esquema general de un sistema de abastecimiento de agua potable
Contenido 1. Obje Objeti tivo vo 2. Función 3. Consider Consideracion aciones es básicas básicas Capacidad del reservorio Tipos de reservorios Ubicación del reservorio 4. Calculo Calculo de la capacid capacidad ad del del reserv reservorio orio 5. Pre-dimensionamient Pre-dimensionamiento o del reservorio 6. Materiale Materialess de construcc construcción ión 7. Compon Componen ente tess • •
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1. Objetivo •
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Identificar los datos claves de diseño de los reservorios para determinar su adecuación y confiabilidad. Conocer los principales componentes de los tanques de almacenamiento.
2. Función •
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Regula la diferencia de volumen de agua entre el caudal de la fuente y el caudal de la demanda horaria (variable a lo largo del día). Su función principal es almacenar el agua cuando el consumo es menor que el suministro y entregar el déficit cuando el consumo supera al suministro. Suministrar presión adecuada en la red de distribución. Un sistema de abastecimiento de agua potable requerirá de un reservorio cuando: Rendimiento admisible de la fuente < Gasto máximo horario (Qmh)
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En algunos proyectos resulta mas económico construir un reservorio de almacenamiento y usar tuberías de menor diámetro en la línea de conducción.
3. Consideraciones básicas • • •
Volumen de almacenamiento Tipos de reservorios Ubicación del reservorio
3. Consideraciones básicas Volumen de almacenamiento
El volumen deberá determinarse con las curvas de variación de la demanda horaria de las zonas de abastecimiento o de una población de características similares (RNE, Norma OS.030). Otras consideraciones: Compensación de las variaciones horarias Emergencia para incendios. Previsión de reservas para cubrir daños o interrupciones en la línea de conducción. El reservorio debe funcionar como parte del sistema. • • •
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El reservorio debe permitir que la demanda máxima que se produce en el consumo sea satisfecha en las 24 horas del día.
3. Consideraciones básicas Tipos de reservorios
Elevados Generalmente tienen forma esférica, cilíndrica y de paralelepípedo, son construidos sobre torres, columnas, pilotes, etc. Apoyados Principalmente tienen forma rectangular y circular, son construidos directamente sobre el suelo. Enterrados De forma rectangular, son construidos por debajo de la superficie del suelo (cisternas).
3. Consideraciones básicas Tipos de reservorios: apoyado y elevado
3. Consideraciones básicas Reservorios apoyados y elevados
3. Consideraciones básicas Reservorios apoyados y elevados
3. Consideraciones básicas La presión el servicio se brinda a través de los reservorios
3. Consideraciones básicas Ubicación del reservorio
De cabecera Se alimenta directamente de la captación, pudiendo ser por gravedad o bombeo y elevados o apoyados, y alimentan directamente de agua a la población. Flotantes Son típicos reguladores de presión, casi siempre son elevados y se caracterizan porque la entrada y la salida del agua se hace por el mismo tubo. Considerando la topografía del terreno y la ubicación de la fuente de agua, en la mayoría de los proyectos de agua potable en zonas rurales los reservorios de almacenamiento son de cabecera y por gravedad. El reservorio se debe ubicar los mas cerca posible y a una elevación mayor al centro poblado.
3. Consideraciones básicas Reservorio de cabecera o de distribución
Reservorio de compensación o flotante
4. Calculo de la capacidad del reservorio Volumen total de almacenamiento = V REG + VI + VR
Volumen de regulación (V REG) Volumen contra incendio (V I)
Volumen de reserva (V R)
4. Calculo de la capacidad del reservorio Volumen de regulación (VREG)
Para compensar las variaciones de consumo de agua Volumen contra incendio (VI)
Para atender casos de incendio Volumen de reserva (VR)
Para emergencias por interrupción del servicio
4. Calculo de la capacidad del reservorio Volumen de regulación (VREG)
Métodos gráficos Se basan en la determinación de la curva de masa o de consumo integral, considerando lo consumos acumulados. Métodos analíticos Se debe disponer de los datos de consumo por horas y del caudal disponible de la fuente, que por lo general es equivalente al consumo promedio diario.
4. Calculo de la capacidad del reservorio Diagrama de masa – curva integral de consumo de la población
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La diferencia de ordenada entre dos tiempos es el volumen consumido en ese tiempo. La pendiente de la tangente representa el caudal en ese instante. La pendiente de la recta entre dos puntos es el caudal medio
4. Calculo de la capacidad del reservorio Curva de consumos acumulados
4. Calculo de la capacidad del reservorio Curva de variaciones horarias del día de máximo consumo
4. Calculo de la capacidad del reservorio ¿Que dice el reglamento? El volumen de regulación será calculado con el diagrama de masa correspondiente a las variaciones horarias de la demanda (RNE, Norma OS.030). Cuando se comprueba la no disponibilidad de esta información, se deberá adoptar como mínimo el 25% del promedio anual de la demanda como capacidad de regulación, siempre que el suministro de la fuente de abastecimiento sea calculado para 24 horas de funcionamiento. En caso contrario deberá ser determinado en función al horario de suministro (RNE, Norma OS.030).
4. Calculo de la capacidad del reservorio Porcentaje del caudal Cuando se comprueba la no disponibilidad de datos del consumo horario. Bombeo continuo • •
RNE SEDAPAL
: VREG ≥ 25%Qp : VREG = 18%Qmd
Bombeo discontinuo
Multiplicar por 24 horas/# horas de bombeo
4. Calculo de la capacidad del reservorio Volumen contra incendio (VI)
En lo casos que se considere demanda contra incendio, deberá asignarse un volumen mínimo adicional de acuerdo al siguiente criterio (RNE, Norma OS.030): 50 m3 para áreas destinadas netamente a vivienda. Para áreas destinadas a uso comercial o industrial deberá calcularse utilizando el gráfico para agua contra incendio de solidos del anexo 1, considerando un volumen aparente de incendio de 3000 m 3 y el coeficiente de apilamiento respectivo. • •
SEDAPAL Residencial : 100 m3 Comercial o industrial: 200 m3
4. Calculo de la capacidad del reservorio
4. Calculo de la capacidad del reservorio
4. Calculo de la capacidad del reservorio Volumen de reserva (VR)
De ser el caso, deberá justificarse un volumen adicional de reserva (RNE, Norma OS.030). SEDAPAL: VR = 7%Qmd
4. Calculo de la capacidad del reservorio Según el reglamento de SEDAPAL
4. Calculo de la capacidad del reservorio Según el reglamento de SEDAPAL
4. Calculo de la capacidad del reservorio Según el reglamento de SEDAPAL
5. Dimensionamiento del reservorio Con el valor del volumen (V) se define un reservorio de sección circular cuyas dimensiones se calculan teniendo en cuenta la relación del diámetro con la altura de agua (d/h), la misma que varía entre 0,50 y 3,00. En el caso de un reservorio de sección rectangular, para este mismo rango de valores, se considera la relación del ancho de la base y la altura (b/h). Área del reservorio = Volumen de almacenamiento/altura
5. Dimensionamiento del reservorio De acuerdo a las recomendaciones de SEDAPAL
Los reservorios serán diseñados para su funcionamiento de cabecera. Tendrán por lo general sección circular, con alturas máximas y mínimas de tirante de agua de 8,00 m y 2,50 m respectivamente (ART. 7.3.3.).
5. Dimensionamiento del reservorio Volumen de cisterna = Volumen de almacenamiento + volumen de sumergencia
6. Materiales de construcción • •
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Deben ser de concreto armado. En reservorios pequeños se puede usar ferro-cemento, hasta un diámetro máximo de 5 m. y altura de 2 m. Hasta 5 m3 se puede usar también reservorio de plástico.
7. Componentes Además del tanque básico, los reservorios incluyen algunos o todos estos componentes:
7. Componentes Caseta de válvulas
Tubería de llegada El diámetro esta definido por la tubería de conducción Debe estar provista de una válvula compuerta. Debe proveerse de un by-pass para atender situaciones de emergencia. • • •
Tubería de salida El diámetro de la tubería de salida será correspondiente al diámetro de la línea de aducción. Deberá estar provista de una válvula compuerta que permita regular el abastecimiento de agua a la población. •
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7. Componentes Tubería de limpia Deberá tener un diámetro tal que facilite la limpieza del reservorio de almacenamiento en un periodo no mayor de 2 horas. Esta tubería será provista de una válvula compuerta. •
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Tubería de rebose Se conectara con descarga libre a la tubería de limpia. No se proveerá de válvula compuerta, permitiéndose la descarga de agua en cualquier momento. • •
By-pass Se instalara una tubería con una conexión directa entre la entrada y la salida. Esta constara de una válvula compuerta que permita el control del flujo de agua con fines del reservorio. •
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6 a b u c a L
7. Componentes
5
4
2
3
1 e t s u f l E
1. Losa esférica de fondo 2. Anillos circulares 3. Pared cónica 4. Pared circular 5. Cúpula esférica Chimen
Ejercicio Obtener las dimensiones del reservorio y la cisterna considerando los siguientes datos: Pf = 2971 hab Dot. = 150 L/hab/día K1 = 1.2 • • •
