Generalmente, el diseño de redes de abastecimiento de agua potable involucra una serie de factores normativos que debemos, como proyectistas de estos sistemas, utilizar para garantizar que, para diversos escenarios, la red que hemos dimensionado cumple los requerimientos de las normas aplicables.
El caso más común es en el diseño de redes de abastecimiento por gravedad, en las que se suele establecer que el diseño debe ser tal que verifique para dos condiciones de demanda específica.
La primera, la que generalmente condiciona el diseño, es aquélla en la que la demanda de la red se corresponde con la máxima posible. Es decir, la hora de mayor demanda en el día de mayor consumo.
Bajo este escenario o hipótesis de demanda, se suele establecer que el diseño de la red de abastecimiento de agua garantice que las presiones de los nodos se encuentren dentro de un rango específico. También definido por las normas aplicables.
Si has seguido esta secuencia de videos, sabrás que a este nivel ya tenemos dimensionada la red de distribución para esta primera condición.
Si vamos a la hipótesis base, verás que allí establecimos un factor de mayoración de la demanda del dos punto cinco. Y, a partir de este estado de carga, es que hemos dejado al programa definir los diámetros de las tuberías de la red de abastecimiento de agua potable.
La segunda hipótesis suele ser, generalmente, la de verificación del diseño generado a partir de la primera hipótesis, siendo la más común la verificación de la red ante la ocurrencia de un incendio.
Bajo una hipótesis como ésta las normas suelen requerir que definas un hidrante como el más desfavorable y en él apliques una demanda o consumo de incendio, mientras que en el resto de los nodos de la red de distribución la demanda es algo inferior a la demanda máxima.
Al final, la verificación bajo esta segunda hipótesis debe resultar, para que el diseño sea válido, en que las presiones estén, nuevamente dentro de un rango y, en ocasiones, se suele controlar que las velocidades del flujo en las tuberías no excedan también determinado límite.
Independientemente de los factores que las normas de tu país establezcan, de seguro el procedimiento es muy similar a lo que te he descrito, y en función a ello, pretendemos a continuación mostrarte como en nuestro programa acueductos puedes realizar esta verificación utilizando las Hipótesis de Cálculo.
De esta forma, si vamos a realizar la verificación bajo condición de incendio de esta red, lo primero a incluir en ella son los hidrantes.
Si bien la hipótesis puede requerir que asignes la demanda a un solo hidrante, en todo caso es parte del diseño que proveas la cantidad de hidrantes necesarios en ella para cubrir, por ejemplo, determinada área de influencia.
En nuestro caso vamos a agregar dos nodos nuevos con miras a convertirlos posteriormente en hidrantes.
Ubicaremos el primero en este punto.
Así que selecciono Agregar nodo, hago clic sobre el tramo, y lo inserto.
Y a partir de éste creo un ramal hacia el norte de esta manera.
Editemos ahora este nuevo nodo para hacer las modificaciones necesarias.
Primero modifico el nombre para poder identificarlo en las tablas del programa. Hidrante Norte, en este caso.
Y, luego, lo más importante: le digo a acueductos que este nodo es del tipo Hidrante.
El indicarle al programa que es un nodo de este tipo permite varias cosas.
La primera, como verás en un momento, es darle a nivel de dibujo en planta el símbolo correspondiente lo cual es un requerimiento de cualquier plano de proyecto.
La segunda es que nos permitirá cuantificar los accesorios correspondientes en las listas de materiales.
Y la tercera es que, a nivel de la creación, aplicación y comparación de hipótesis, permite indicarle al programa que a este componente hay que tratarlo de forma específica en los respectivos cálculos hidráulicos.
Observa que, pese a haber realizado el cambio, queda aquí disponible la opción de colocar un consumo. Lo primero que de seguro pensarás, y es una opción que tienes, es que aquí debes introducir la demanda de incendio.
Pero, ya que pretendo utilizar el concepto de hipótesis del programa para evaluar el funcionamiento, lo mantendré en cero.
Por último asigno elevaciones, necesarias para contabilizar volúmenes de excavación y, por supuesto, para el cálculo de las presiones en la red de abastecimiento de agua.
Cierro el diálogo y, ahí tenemos nuestro primer hidrante.
Repetiré la secuencia con otro hidrante aquí al sur.
Bien, tenemos todo dispuesto en la red de abastecimiento de agua para realizar las verificaciones de incendio.
En este momento, como ves, estamos con la hipótesis base.
Si realizo el cálculo en este momento, no habría ningún cambio respecto a lo que ya hemos realizado, puesto que los hidrantes tienen consumo cero.
De hecho, al no existir pérdidas, dado que el flujo es cero, entre la red y los hidrantes, es de esperarse que la piezométrica sea la misma, resultando en las presiones que observas aquí. Observa que la tabla de tuberías precisamente indica que el caudal es cero en los tramos que alimentan a cada hidrante.
Entonces vamos al panel Cálculo y Diseño en la ficha RED DE DISTRIBUCIÓN y pulsemos el botón de creación de hipótesis.
En el diálogo asignamos un nombre.
Y, como te había referido, bajo esta hipótesis se espera que el consumo de agua potable de la red sea algo menor que el máximo posible.
Por lo tanto, introduciré aquí un factor de uno punto ocho. Es decir, estamos suponiendo que la red demanda casi el doble del caudal medio al momento de ocurrir un incendio.
Coloquemos una descripción para saber de qué va esta hipótesis.
Luego, y aquí es en donde empezamos a ver la ventaja del uso de las hipótesis en el programa, vamos a la ficha nodos para indicar que en esta hipótesis uno de los dos hidrantes tendrá la demanda de incendio normativa.
El procedimiento consiste entonces en ubicar el nodo al cual deseamos aplicar alguna modificación. Si es un nodo simple o un hidrante, podremos sólo modificar su demanda.
Si es un nodo de carga fija, sólo podremos modificar su piezométrica.
Así que, suponiendo en este primer análisis el hidrante más desfavorable es el Norte, activo esta casilla para desbloquear el campo de demanda, e introduzco 16 litros por segundo como demanda de incendio.
Guardo los cambios y cierro el diálogo.
Me aseguro de tener la hipótesis incendio activa.
Y pulso calcular para ver los resultados después de cerrar el mensaje.
Lo primero que vemos es que, efectivamente, hacia el hidrante van los 16 litros por segundo que hemos definido como demanda de incendio.
Claro, esta velocidad es excesiva y tendremos que decidir si modificar el diámetro en función de lo que la normativa diga.
Pero vamos a la tabla de nodos pues lo que interesa principalmente es ver las presiones resultantes.
Allí vemos que, en el hidrante norte, tenemos una presión de 16 metros la cual, a pesar de ser baja, está aún por encima del mínimo que hemos definido en la configuración del proyecto.
Así que, preliminarmente, podríamos decir que la red verifica bajo este patrón de consumo.
Yo optaré por modificar el diámetro de la tubería que alimenta al hidrante, pero garantizando que el desarrollo de tamaños en la ruta de alimentación sea siempre descendente. Así que también modificaré el de este tramo.
Y si rehago el cálculo ahora, veremos algunas mejoras de seguro.
Vemos que la presión ahora está en el orden de los 20 metros en el hidrante. Mucho mejor, obviamente.
Bien, ya hemos comprobado la red suponiendo que el hidrante al norte es el más desfavorable.
Vamos ahora a comprobarla pensando que el más desfavorable es el hidrante al sur.
Podría crear una nueva hipótesis, pero en realidad no merece la pena complicar así un proyecto. Por ello lo que haré será modificar el nodo en la hipótesis que tengo ya definida.
Nota que, al desactivar la opción de modificación en el hidrante norte, no me preocupo por modificar la demanda puesto que el programa automáticamente actualizará el valor al que esté definido en la hipótesis base. La cual es cero, como recordarás.
Y activo la opción en el hidrante sur, asignándole el caudal de incendio.
Al repetir el cálculo vemos que ahora no entra agua al hidrante norte.
Y que al sur son afluentes ahora los 16 litros por segundo requeridos para el incendio.
En este caso, claro sin haber modificado diámetros aún, vemos que si el incendio debiese ser atendido por este hidrante, la presión en él si está por debajo del mínimo de 15. Así que en realidad, el hidrante más desfavorable de la red de abastecimiento es el Sur.
Reviso los diámetros en las rutas de alimentación al hidrante y los modifico, de ser el caso, para llevarlo a 110 milímetros en la entrada a él.
Finalmente, recalculo.
Pese a la modificación y al estar en el rango de velocidades recomendado, vemos que en todo caso la presión en este hidrante es la menor, certificándose así que es él el más desfavorable de la red.
Podríamos decir que a este nivel está la red diseñada y comprobada para la hipótesis de incendio.
Observa que ahora, en las propiedades del nodo hidrante, aparece contabilizado en la lista de accesorios correctamente.
Lo último que quiero presentarte respecto a las hipótesis es la opción que tienes de poder comparar, a nivel de tablas, los resultados entre dos de ellas.
Voy a poner como hipótesis activa a la del escenario base y, para actualizar la tabla, pulso el botón calcular.
Y aquí abajo, en la lista Comparar con Hipótesis, voy a seleccionar la hipótesis de incendio que hemos creado previamente.
Observa que, al hacer el cambio, de forma automática las columnas con valores comparables en las tablas se duplican.
Tenemos ahora listadas las demandas y las presiones para ambas hipótesis de forma tal de poder compararlas, de ser necesario.
Observa que en el encabezado se colocan las iniciales del nombre de la hipótesis, Hache, B, para hipótesis básica.
E, I ,para Incendio.
Y en la tabla de tuberías verás doble columna para el diámetro, coeficiente, caudal y velocidad.
De esta forma es más fácil no sólo la comparación y análisis de tus diseños sino también la generación de la memoria descriptiva correspondiente.
Y eso es todo por los momentos. Verás que tienes opciones para, de manera sencilla, realizar el diseño y verificación de las redes de abastecimiento de agua potable con nuestro programa acueductos.
Hasta el próximo video.