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Depósitos y acopio de agua
M.I. Arturo García Sánchez
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Depósitos y acopio de agua
Los depósitos (reservorios) son componentes importantes en todo sistema de abastecimiento de agua.Los depósitos se utilizan con distintas finalidades :� Almacenamiento de agua� Ahorro de energía y dinero (menos horas de bombeo)� Reducción de presiones en líneas descendentes
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Operación de las válvulas de control
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Válvulas de control de nivelObjetivo:•Evitar el rebosamiento del depósito•Mantener un nivel (Cualquier nivel)Ubicación:•Entrada del depósito (llenado)•Salida del depósito (vaciado)Función:•Control automático del nivel del agua
Depósitos y acopio de agua
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CasosCasos a a estudiarestudiar
Caso 3: tanque alto con valvula de altitud.
Caso 2: tanque bajocon valvula y flotador.
Caso 1: tanquesubterraneocon valvula y flotador
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Funciones adicionales
Guía de selección
Regulación Vaciado
Depósitos y aplicaciones
Depósitos y acopio de agua
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Válvula de control de nivel con flotador vertical de 2 niveles
Modelo 750-66-B
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Válvula de control de nivel con flotador vertical de 2 niveles
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Válvula de control de nivel con flotador vertical de 2 niveles
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Operación On/Off (apertura y cierre)Fácil calibraciónInstalación externa Circuito de control – sin obstruccionesAmplio rango de presiones (también bajas)Cierre restringido
Instalación complejaRelativamente costosa
Válvula de control de nivel con flotador vertical de 2 niveles
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Válvula de control de nivel con flotador vertical modulante
Modelo 750-67
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Válvula de control de nivel con flotador vertical modulante
Funcionamiento
Modelo 750-67
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Válvula de control de nivel con flotador vertical modulante
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Válvula de control de nivel con flotador horizontal modulante
Modelo 750-60 Instalación Típica
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Funcionamiento
Válvula de control de nivel con flotador horizontal modulante
Modelo 750-60
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Válvula de control de nivel con piloto de altitud
Modelo 750-80-X
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Instalación típica
Válvula de control de nivel con piloto de altitud
Modelo 750-80-X
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Válvula de control de nivel con control de altitud en 2 niveles
Modelo 750-86
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Válvula de control de nivel con control de altitud en 2 niveles
Instalación típica
Modelo 750-86
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Válvula de control de nivel con piloto de control de altitud modulante
Modelo 750-82
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Instalación típica
Válvula de control de nivel con piloto de control de altitud modulante
Modelo 750-82
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Válvula de control de nivel con flotador eléctrico en 2 niveles
Modelo 750-65
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Válvula de control de nivel con flotador eléctrico en 2 niveles
Funcionamiento
Modelo 750-65
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Válvula de control de nivel con flotador eléctrico en 2 niveles
Modelo 750-65
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Válvula de control de nivel con flotador eléctrico en 2 niveles
Aplicación típica
Modelo 750-65
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Instalación sencillaCómodo mantenimientoFácil calibraciónOperación On/off (apertura y cierre)Escasa diferencia de nivelAmplio rango de presiones Requiere construcción mínimaBajo consumo de energíaOperación autónomaPermite incorporar funciones adicionales
Requiere suministro eléctrico
Válvula de control de nivel con flotador eléctrico en 2 niveles
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Válvula de control de nivel y sostenedora de presión
Aplicación típica
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Válvula de control de nivel y sostenedora de presión
Modelo 753-66con flotador de 2 nivelesModelo 753-66con flotador de 2 niveles
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Válvula de control de nivel y sostenedora de presión
Modelo 753-80-Xcon piloto de altitud
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Válvula de control de nivel y de caudal
Aplicación típica
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Válvula de control de nivel y de caudal
Modelo 757-66-Ucon flotador de 2 niveles
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Válvula de control de nivel y de caudal
Modelo 757-66-Ucon flotador de 2 niveles
Funcionamiento
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Válvula de control de nivel y de caudal
Instalación especialOrificio remoto
Modelo 757-66-Ucon flotador de 2 niveles
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Selección del modelo de la válvula de control de nivel
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PRIMER CASOPRIMER CASO
DISTRIBUCION DE AGUA POR DISTRIBUCION DE AGUA POR GRAVEDADGRAVEDAD
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A
B
D,Q
Ha=5
Hb =4
Hz=
80m
Energía en el punto A:
Ta=80
Pa=5
Ea=80+5=85mEnergía en el punto B:
Tb=0
Pb=4
Eb=0+4=4m
Ea-Eb+ Fricción
HidrHidr ááulicaulica
81 m
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Ea-Eb= Friccion =
nmD
C
QLdh
−
∗
∗=10
Ea-Eb= 85- 4 = 81
0.8110
=
∗
∗=−nm
D
C
QLdh
VV
DD
4.2 m/s3.5 m/s2.7 m/s1.7 m/s
1905 m3/hr894 m3/hr307 m3/hr49 m3/hr
400mm400mm300mm300mm200mm200mm100mm100mm
PODEMOS CALCULAR CUAL ES EL CAUDAL PARA VARIOS DIAMETROS DE TUBERIA SUPONIENDO QUE LA PERDIDA DE CARGA ES 81 METROS y L=3000 m.
HidraulicaHidraulica
Usando la ecuación de Hazen Williams (PROGRAMA BERMAD SOFT)
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SUPONIENDO QUE LA VELOCIDAD REQUERIDA EN EL SISTEMA DEBE SER DE 1.5 m/s, PODEMOS CALCULAR EL CAUDAL QUE CORRESPONDE A ESTA VELOCIDAD:
VV
DD
678.0 m3/hr381.0 m3/hr169.0 m3/hr42.0 m3/hr
1.5 m/s1.5 m/s1.5 m/s1.5 m/s
400mm400mm300mm300mm200mm200mm100mm100mm
HidraulicaHidraulica
LA TUBERIA DE NUESTRO PROYECTO ES 300 mm y L=3000m:
FLUJO DEL SISTEMA = 894 m3/hr ( sin control) v = 3.50 m/s
FLUJO DEL SISTEMA = 381 m3/hr ( bajo control ) v = 1.5 m/s
PERDIDA DE CARGA EN TUBERIA = 16.5 m
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A
B
Ha = 5
Hb = 4
Hz=
80m
Nueva LineaPiezometrica
LineaPiezometricaOriginal
La finalidad de la instalacion de unaorificio de control es cambiar la lineapiezometrica del sistema
HidraulicaHidraulica
C P1=67.5m
dP=16.5m
dP=63.5m
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Tomando como ejemplo la tuberia de 300mm:
Flujo sin control: 894 m3/hr
Flujo con control: 381 m3/hr
Presión estática = 84 m
Pérdida de carga el tubería ( 381 m3/hr) = 16.5 m
Pérdida de carga en la placa orificio ~ 63.5 m
PlacaPlaca OrificioOrificio
P1=67.5m
P2=4.0m
dP = 63.5mEL PROBLEMA CON UNA PLACA ORIFICIO ES QUE LA PRESION P1 DEBE SER FIJA Y LA PERDIDA ES MUY ALTA CREANDO RUIDO Y VIBRACIONES MUY ALTAS. HAY QUE “DIVIDIR” ESTA PERDIDA DE CARGA EN DOS PARTES PARA ATENUAR LOS PROBLEMAS.
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P1 = 67.5m
dP~48.5m
P3 = 4.0m
dP ~ 15.0m
P2 = 19.0m
EL ORIFICIO ES CALCULADO PARA PERDER 15m APROXIMADAMENTE Y LA VALVULA DE CONTROL ES DIMENSIONADA PARA PERDER EL RESTO DEL DIFERENCIAL REQUERIDO: 48.5M.
LA VALVULA ES UNA REGULADORA DE PRESION LA CUAL SE PUEDE REGULAR A DIFERENTES PRESIONES, CAMBIANDO DE ESTA MANERA EL FLUJO DEL SISTEMA SEGUN LA NECESIDAD DEL OPERADOR.
ValvulaValvula y y PlacaPlaca OrificioOrificio
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A
B
Ha = 5
Hb = 4
Hz=
80m
C P1=67.5m
dP=16.5m
LineaLinea PiezometricaPiezometrica con con valvulavalvula y y orificioorificio
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SEGUNDO CASOSEGUNDO CASO
DISTRIBUCION DE AGUA DISTRIBUCION DE AGUA
POR BOMBEOPOR BOMBEO
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B
B
q1
q3
q4q5
q2
Q
Qdia = q1+q2+q3+…..+ Q
DuranteDurante el el diadia
L. Piezometrica
P1
ES
TA
TIC
A
H
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B
B
q1
q3
q4q5
q2
Q
DuranteDurante la la nochenocheL. Piezometrica
P2
ES
TA
TIC
A
H
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CurvaCurva CaracteristicaCaracteristica de la de la bombabomba
Punto de trabajo del sistema
0
50
100
150
200
250
0 100 200 300 400 500 600Caudal [m3/hr]
Pre
sion
[P]
QdiaQnoche
P2 (noche)
P1(dia)
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B
B
q1
q3
q4q5
q2
Q
QQnoche = q1+q2+q3+…..+ Q
L. PiezometricanocturnaL. Piezometrica
diurna
L. Piezometricarequerida
ValvulaValvula sostenedorasostenedora de de PresionPresion
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Válvulas de control de nivelConsideraciones de diseño:• Disponibilidad energética
Depósitos y acopio de agua
El suministro de energía permite incorporar funciones de control, sobre todo de control a distancia y transferencia de datos.
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Departamento de ingeniería de aplicaciones
Febrero de 2017