MARCO TEÓRICO II.1.1 Antecedentes de la Investigación

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En el análisis hidráulico debe resolverse, de forma simultánea, ecuaciones de continuidad de energía y ecuaciones de comportamiento hidráulico en las tuberías. En un punto cualquiera de una red de agua de energía queda definida como:

E = Z+ +[pic 3][pic 4]

Donde:

E = Energía total (m)

Z = Carga de posición (m) o cota geométrica depende de la altura sobre la cota de referencia.

= Carga de presión (m)[pic 5]

= Carga de velocidad (m) (energía cinética)[pic 6]

P = Presión en el tubo (Kg/m2)

Ƴ = Peso específico del agua (Kg/m3)

V = Velocidad del flujo (m/s)

g = Aceleración de la gravedad (9.81 m/s2)

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Z1 = + = Z2 = + + ht 1-2[pic 7][pic 8][pic 9][pic 10]

Siendo ht 1-2 = perdidas total de carga entre la sección (1) y la sección (2) (m) Las pérdidas de energía se deben a la fricción en la tubería y los accesorios o piezas especiales tales: reducciones, codos, válvulas, tes, entre otros. En general:

ht1-2 = hƒ1-2 + hx1-2

Donde:

ht = hf + hx

hf = perdidas por fricción (m)

hx = perdidas locales debidas a accesorios (m)

A la línea que une todos los puntos cuyo valor es igual a la energía disponible E, se le llama línea de energía (LE) o línea gradiente de energía. A la línea que une todos los puntos cuyo valor separado de la línea de energía por un valor igual a “V2 / 2g”, se le llama línea piezométrica (LP) o línea de gradiente hidráulico.

La carga disponible (CD) es la altura de la línea piezométrica, referida al terreno natural (NT), esto es: CD = LP – TN.

II.2.5 Método de las Áreas:

Arocha (2011), se trata de determinar el caudal o consumo medio para toda la zona a proyectar y las áreas de influencia en cada nudo, a fin de definir un caudal unitario. Este caudal unitario se calcula teniendo el caudal máximo horario y el área de la zona a proyectar.

qunitario = [pic 11]

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Se enumeran los nudos que configuran la malla y se determina las áreas de influencia de cada uno de los nudos, trazando las mediatrices de los tramos, formándose de esta manera una figura geométrica (cuadrados) alrededor del nudo y se multiplica por la demanda unitaria así para obtener el caudal en el nudo.

II.2.6 Caudal medio Diario:

Es el caudal correspondiente al promedio de los caudales diarios utilizados por una población determinada, dentro de una serie de valores medios. Se determina con base en la población del proyecto y dotación, de acuerdo a la siguiente expresión.

Qmd = Pf * Df / 86400

Donde:

Qmd = Caudal medio diario (l/s)

Pf = Población futura en Hab

Df = Dotación futura (l/hab/d)

II.2.7 Caudal máximo diario:

Es el caudal correspondiente al día de máximo consumo de la población en estudio, serie de datos medidos durante 365 días, de igual manera en ausencia de datos, este igual se consigue mediante la aplicación de un coeficiente de variación diaria.

Qmáxh =k * Qmd

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Donde:

Qmáxd = Caudal máximo diario en (l/s)

K1 = Coeficiente de caudal máximo diario (K1 = 1,20 a 1,50)

Qmd = Caudal medio diario en (l/s)

II.2.8 Caudal máximo Horario:

Es el caudal correspondiente a la hora de máximo consumo en el día y se obtiene a partir del caudal medio y un coeficiente de variación horaria. Se determina multiplicando el caudal máximo horario diario y el coeficiente K2 que varía, según el número de habitantes de 1,5 a 2,2.

Qmáxh = K2 * Qmáxd

Donde:

Qmáxh = Caudal máximo horario en (l/s)

K2 = Coeficiente de caudal máximo horario

Qmáxd = Caudal máximo diario (l/s)

II.2.9 Caudal de Bombeo:

Es el caudal requerido por las instalaciones destinadas a impulsar el agua a los puntos elevados del sistema de abastecimiento de agua y no es más que estimar el caudal equivalente al caudal medio para el número de horas de bombeo necesaria que pueda exceder de las 16 horas diarias.

II.2.10 Caudal de Incendio:

Es el caudal destinado combatir las emergencias por causas de los incendios y se determina de acuerdo con la zonificación del desarrollo urbanístico. Este caudal debe estar disponible en hidrantes localizados de manera que cubra un radio de noventa metros (90m).

Estos caudales se utilizan de la manera siguiente:

- El caudal máximo diario: Línea de aducción, planta de tratamiento y depósito regulador.

- Caudal de bombeo: Sistema de bombeo y línea de impulsión.

- La red de distribución: Se inicia en la primera casa de la comunidad, la línea de distribución se inicia en el tanque de agua tratada y termina en la primera vivienda del usuario del sistema.

II.3 Localización de los Hidrates:

Los hidrantes son piezas que deberían localizarse preferentemente en líneas matrices de las redes de distribución. Tomando en cuenta su función específica, se fijara su capacidad en función a la naturaleza de las áreas alas que deberán presentar su protección.