viernes, 10 de diciembre de 2010

Accesorios Complementarios para Estanques.

1 Tubería de llegada

El diámetro de la tubería de llegada o alimentación estará definido por la línea de aducción. Deberá estar provisto de llave de igual diámetro antes de la entrada al estanque y proveerse de By-pass para atender situaciones de emergencia. Cuando se trate de estanque de dos celdas,  la  bifurcación  se  hará  manteniendo  el  diámetro  para  ambas  derivaciones  y proveyendo llaves a cada una. Fig. 4.13





2  Tubería de salida

El diámetro de la tubería de salida será el correspondiente al diámetro de la matriz de distribución, debiendo estar provista de llave. Similarmente cuando existen dos celdas, el diámetro de cada una de ellas será correspondiente a la matriz de distribución y se proveerá de llaves antes de la unión hacia una sola línea de distribución. Fig. 4.14


3  Tubería de limpieza (lavado)

La tubería de limpieza deberá ser de un diámetro tal que facilite el vaciado del estanque en un periodo que no exceda de 2 a 4 horas. La limpieza estará provista de llave y el fondo del tanque deberá contar con una pendiente no menor al 1%, hacia la salida. No es aconsejable que las tuberías de limpieza descarguen directamente en colectores cloacales, por lo cual deben tomarse las previsiones para evitar cualquier riesgo de contaminación posible. Fig. 4.15





4  Tubería de rebose

El tanque de almacenamiento deberá contar con una tubería de rebose, la misma que se conectará con descarga libre a la tubería de limpieza o lavado y no se proveerá de llave, permitiéndose la descarga en cualquier momento. En todo caso, es aconsejable que el diámetro de la tubería de rebose no sea menor que el de llegada.

5  Ventilación

Los tanques de almacenamiento deben proveerse de un sistema de ventilación, dotado de protección para evitar el ingreso de insectos y otros animales. Para ello es aconsejable la utilización de tubos en “U” invertida, protegidos a la entrada con rejillas o mallas metálicas y separadas del techo del estanque a no menos de 30cm. Fig. 4.16




6  Medidor

Es  recomendable  colocar  un  medidor  registrador  a  la  salida  del  tanque,  que  permita determinar los volúmenes suministrados en forma diaria, así como las variaciones de los caudales. Ello permitirá durante la fase de operación determinar las fallas del servicio, desperdicios y usos no controlados, pudiendo tomarse medidas correctivas para el mejor funcionamiento del sistema.

7 Otros accesorios


Todo tanque de almacenamiento deberá estar provisto de: control de niveles, flotantes, cámaras de visita con tapas sanitarias y escaleras de acceso interior y exterior.

Deberá preverse una altura de revancha, o altura libre por encima del nivel máximo de aguas, no menor a 0.20m, a fin de contar con un espacio de aire ventilado.

domingo, 5 de diciembre de 2010

Tipos de Estanques.

1 Tanques superficiales

Se recomienda este tipo de tanques cuando lo permita la topografía del terreno, asegurando las  presiones adecuadas  en  todos  los  puntos  de  la  red.  Estos  tanques  podrán  ser  de mampostería, hormigón simple o armado. Los estanques de concreto armado se construyen preferiblemente de dos o más celdas (de una sola celda para capacidades pequeñas).

Puede hacerse el prediseño seleccionando una relación h/L = 0.50 a 0.75, siendo “h” la altura y “L” el lado del cuadrado En caso de diseñarse más de una celda, la capacidad total del estanque será dividida en celdas de capacidades iguales.
Cuando los requisitos de capacidad sean grandes, en el diseño de los tanques superficiales debe tomarse en cuenta las siguientes recomendaciones:

a)  En  tanques  unitarios  es  recomendable  colocar  un  paso  directo  (by-pass)  que permita mantener el servicio mientras se efectúa el lavado o la reparación del tanque, con la debida consideración a la sobrepresión que pueda presentarse.

b)  Las tuberías de rebose descargarán mediante una interconexión a la tubería de desagüe  la  cual  se  conducirá  a  una  descarga  final  lejos  del  tanque  para  no comprometer la estructura.
c)  Se instalarán válvulas de compuerta en todas las tuberías. El número mínimo será de cuatro, cada una de ellas irá ubicada en:
-la tubería de entrada al tanque (prever el golpe de ariete)
-la tubería del by-pass
-la tubería de salida del tanque
-la tubería de desagüe (se deberá tener en cuenta la pendiente del fondo del tanque).

d)  Este tipo de tanques deberá ser construido con una cubierta protectora, con tapa de acceso sanitario e incluir accesorios tales como: escaleras ventiladores, aberturas de acceso, cámara de válvulas, etc.

2  Tanques elevados
Se recomienda este tipo de tanques cuando por razones de servicio se requiera elevarlos. Los estanques elevados se construyen de acuerdo a los requerimientos y características del proyecto, podrán ser de acero; hormigón armado, pretensado o postensado, o fibra de vidrio, sus diseños en muchos casos atienden también a razones ornamentales.
En el diseño de tanques elevados, deben tenerse en cuenta los siguientes aspectos:
a)  Que  el  nivel  mínimo  del  agua  en  el  tanque  sea  suficiente  para  conseguir  las presiones adecuadas en la red de distribución.
b)  Las tuberías de rebose y desagüe se interconectarán a un nivel accesible y por una sola tubería se descargará en un punto alejado del tanque.
c)  Se instalarán válvulas en las tuberías conforme a lo indicado anteriormente
d)  En tanques unitarios se recomienda disponer un paso directo (by-pass) que permita mantener el servicio mientras se efectué el lavado o la reparación del tanque.
e)  Deben ser construidos con una cubierta protectora y deben contar con los siguientes accesorios: escaleras, dispositivos de ventilación, abertura de acceso, cámaras de válvulas, pararrayos y otros dispositivos necesarios.
f)  En los tanques de regulación se diseñarán dispositivos que permitan controlar el nivel máximo del agua.

sábado, 4 de diciembre de 2010

Ubicación del Estanque.

La   ubicación   del   estanque   está   determinada   principalmente   por   la   necesidad   y conveniencia de mantener presiones en la red dentro de los límites de servicio, con lo que se logra una distribución con menores pérdidas de carga. Estas presiones en la red están limitadas por Normas, según la NB 689 se tiene:

-          En poblaciones rurales menores, a 5000 hab.:  5  m.c.a.
-          En poblaciones de 5000 a 15000hab:                          10 m.c.a.
-          En poblaciones de áreas urbanas:                                 20 m.c.a.
-          La presión estática no será en ningún caso mayor a:     70 m.c.a.

De preferencia los tanques elevados conviene situarlos en una zona opuesta al punto de alimentación  de  la red,  consiguiéndose  de  este  modo  una  mejor  disponibilidad  de presiones.

 FIG. 4.11 UBICACIÓN DE UN ESTANQUE DE ALMACENAMIENTO Y LINEAS DE PRESION

En la figura 4.11 se muestra las líneas de carga estática y dinámica para dos alternativas de ubicación  del  estanque,  la  ubicación  de  este  en  “C”  permitirá  aprovechar  la  mayor elevación del terreno para lograr con menor elevación de torre y/o menores diámetros, presiones residuales dentro los límites de servicio.

viernes, 3 de diciembre de 2010

Tanques de Regulación.

Los estanques de almacenamiento juegan un papel básico para el diseño del sistema de distribución de agua, tanto desde el punto de vista económico, así como por su importancia en el funcionamiento hidráulico del sistema y en el mantenimiento de un servicio eficiente.
Un estanque de almacenamiento cumple tres propósitos fundamentales:

1)  Compensar las variaciones de los consumos que se producen durante el día.
2)  Mantener las presiones adecuadas en la red de distribución.
3)  Mantener  almacenada  cierta  cantidad  de  agua  para  atender  situaciones  de emergencia tales como incendios e interrupciones por daños de tuberías de aduc- ción o de estaciones de bombeo.

Dependiendo de la topografía se hace indispensable separar la zona (alta, media, baja) para mantener las presiones en cada red, dentro de límites admisibles. Esta separación de redes puede hacerse mediante estanques o mediante válvulas reguladoras de presión

1 CAPACIDAD DEL SISTEMA DE ALMACENAMIENTO

La capacidad del estanque, o del conjunto de tanques para el caso de grandes sistemas, será igual al volumen que resulte de las siguientes consideraciones:
-Volumen de regulación.
-Volumen de lucha contra incendios
-Volumen de reserva

1.1 Volumen de regulación

El sistema de almacenamiento previsto como regulación  está destinado a proveer:

-Suministro de agua en las horas de demanda máxima.
-Presiones adecuadas en la red de distribución


El volumen de regulación se debe considerar entre el 15% y el 30% del consumo máximo diario si el sistema es por gravedad; si el sistema es por bombeo se considerarán los mites del 15 al 25% de acuerdo al mero y duración de los periodos de bombeo así como los horarios en los que se hallan previstos dichos bombeos.

1.2 Volumen  contra incendios 

Para poblaciones menores a 10000 habitantes, no es recomendable y resulta antieconómico el  proyectar  sistema  contra  incendio.  Se  deberá  justificar  en  los  casos  en  que  dicha protección sea necesaria. Para poblaciones mayores a 10000 habitantes se asume un tiempo de duración del incendio entre 2 y 4 horas, para caudales de incendio de 10, 16 o 32
[lts/seg] de acuerdo a la importancia y densidad poblacional dela zona.

Con lo cual se tiene una de las siguientes alternativas:

a)  10 [lts/seg] * 4 [horas] * 3600 [seg] = 140000 [lts] b)  16 [lts/seg] * 4 [horas] * 3600 [seg] = 230400 [lts] c)  32 [lts/seg] * 4 [horas] * 3600 [seg] = 460800 [lts]

1.3 Volumen de reserva

Ante la eventualidad de que en la línea de aducción puedan ocurrir daños que mantendrían una situación de déficit en el suministro de agua, ya sea mientras se hacen las reparaciones de los sistemas de toma, conducción, tratamiento y/o casos de falla de un sistema de bombeo,  es  aconsejable  un  volumen  adicional  que  de  oportunidad  a  restablecer  la conducción de agua hasta el estanque. En tal caso se recomienda considerar un volumen equivalente a 4 horas de consumo correspondiente al consumo máximo diario (Qmax_d)
1.4 Volumen total

Resultará como el mayor valor de la suma de cualquiera de las siguientes cantidades:

jueves, 2 de diciembre de 2010

Esfuerzos y Deformaciones Elásticas en los Suelos.


Cuando un material es sujeto a esfuerzos, este responde con deformaciones. Entonces es necesario trazar una historia de los cambios entre los esfuerzos y las deformaciones y así obtener una curva esfuerzo-deformación.
El ingeniero debe comprobar que las deformaciones producidas en el suelo al aplicar las cargas exteriores son menores a la deformación admisible y así asegurar la estabilidad del suelo. Para esto el ingeniero debe obtener la curva esfuerzo deformación del suelo.
El grado de deformación producido por un esfuerzo dependerá de la composición, relación de vacíos, historia del esfuerzo, y forma en que se apliquen los nuevos esfuerzos. Para poder hallar la deformación de un suelo muchas veces es mejor medir directamente las deformaciones producidas en un ensayo de laboratorio bajo los esfuerzos que existirán en el terreno real. En otros casos, suele ser muy útil recurrir a conceptos y formulas de la teoría de elasticidad.
Con este fin se han desarrollado ensayos y descripciones matemáticas que parten de las teorías clásicas de la elasticidad y plasticidad. Sin embargo, los suelos se diferencian mucho de otros materiales, debido a su naturaleza porosa y compuesta de partículas. El comportamiento de un material perfectamente elástico solo depende de sus condiciones inicial y final, independientemente del camino que tomen durante el cargado o descargado, esto debido a que presentan un comportamiento lineal. En cambio los suelos no solo depende de su condición inicial y final sino además del camino durante el cargado o descargado y de la historia previa al cargado o descargado.
En resistencia de materiales se estudio los esfuerzos en cuerpos rígidos, continuos, homogéneos, elásticos, afectados por fuerzas externas. Los suelos no son cuerpos ni rígidos, ni continuos, ni homogéneos, ni elásticos. Por lo tanto la determinación de los esfuerzos y deformaciones en los suelos es una tarea muy difícil. Sin embargo el análisis con la teoría de la elasticidad es muy simple y solo involucra a dos constantes, el modulo de Young y el índice de Poisson. Entonces si se asume que el suelo es un material isotrópico, elástico, se facilita muchísimo el análisis para poder predecir el comportamiento de los suelos cuando son sometidos a cargas externas. Para este análisis solo se tiene que determinar el modulo de Young y el índice de Poisson mediante ensayos de laboratorio o de campo.
Independientemente de que en algún caso particular pueda resultar útil usar valores del modulo de elasticidad y/o del índice de Poisson, debe tenerse muy en cuenta que el módulo de elasticidad o de Young y el índice de Poisson no son constantes de un suelo, sino más bien magnitudes que describen aproximadamente el comportamiento de un suelo para un estado de esfuerzos dado y que cambiarán, quizás radicalmente, si cambia el estado de esfuerzos o si los esfuerzos se aplican de distinta manera.
Es necesario asumir que las deformaciones en los suelos son pequeñas (infinitesimales) para poder aplicar el principio de la mecánica de los cuerpos elásticos a los suelos. El suelo solo puede sostener esfuerzos de compresión. A continuación se explicara detalladamente los conceptos de la teoría de la elasticidad, orientado a los suelos.

miércoles, 1 de diciembre de 2010

Cambio de Esfuerzos Efectivos


El suelo se diferencia de la parte de los materiales sólidos en la forma en que pueden variar las propiedades relativas de volúmenes de agua y sólido al aplicar esfuerzos. Cuando un suelo saturado es sujeto a un aumento de esfuerzos, entonces el agua en los poros tiende a querer fluir a zonas de menor presión lo que significa que se produce un aumento en la presión de poros del agua, la velocidad de este flujo depende de la permeabilidad del suelo.
La diferencia entre las características de corte de la arena y la arcilla y demás propiedades entre las partículas, no son tan amplias como la diferencia cerca de un millón de veces entre la permeabilidad de los distintos tipos de suelo. En el caso de las arenas y gravas el flujo del agua es rápido debido a que estos suelos son muy permeables, mientras que en las arcillas y limos el flujo del agua es lento debido a que son suelos muy poco permeables.
El comportamiento ingenieril en suelos saturados de grano fino deriva de la interacción entre estructura esquelética del suelo compresible y el agua en los poros relativamente incompresible. Los cambios rápidos en las cargas externas no producen un cambio inmediato en el volumen del suelo, debido a la resistencia al desplazamiento del agua en los poros. Por lo tanto, la configuración estructural del suelo no cambia inmediatamente. Sin embargo al transcurrir el tiempo el agua en los poros va evacuando a zonas de menor presión lo que provoca cambios en la configuración de la estructura del suelo que provocan cambios de volumen en el suelo, este fenómeno se conoce como consolidación y se lo entenderá mejor con el análisis del modelo mecánico que simula al comportamiento de un suelo sometido a un rápido cambio de esfuerzo.
Las condiciones al principio y al final de un cambio de esfuerzos, varían según el tipo de suelo, y según a esto se dividen en dos.

·        Condiciones a corto plazo o condiciones no drenadas.

Estas condiciones se presentan cuando en un suelo se produce un incremento de esfuerzos que provoca que el agua tienda a fluir hacia fuera y este flujo de agua en los poros es obstaculizado debido a que el suelo es poco permeable, como en el caso de arcillas y limos. También se presenta este caso cuando el ritmo de aplicación del incremento de esfuerzo es demasiado rápido y no permite el flujo del agua en los poros.

·        Condiciones a largo plazo o condiciones drenadas.

Estas condiciones se presentan cuando en un suelo se produce un incremento de esfuerzos que provoca que el agua tienda a fluir hacia fuera y este flujo de agua en los poros fluye casi sin obstáculos debido a que el suelo es muy permeable, como en el caso de las gravas y arenas. También se presenta este caso cuando el ritmo de aplicación del incremento de esfuerzo es lo suficientemente lento como para evitar que se produzca un aumento en la presión de poros del agua.