XARXA D ABASTAMENT D AIGUA POTABLE

Transcripción

1 XARXA D ABASTAMENT D AIGUA POTABLE Demandes urbanes d aigua potable: Avaluació i evolució dels consums urbans i industrials a les ciutats de l àrea de Barcelona. La introducció dels comptadors i els cabals punta en les escomeses amb aforaments. Els conceptes de dotació pels diferents usos urbans i industrials. Els consums punta per a usos urbans: valors dels coeficients de cabal punta i dels coeficients de simultaneïtat segons la grandària de població. Els cabals punta per a usos industrials i de grans equipaments. El cas especial del reg extensiu per limitacions del cabal punta. Els cabals dels hidrants en cas d incendi. El cabal de càlcul de la xarxa i localització dels consums. La comprovació en cas d incendi segons la norma CPI 1996.

2 XARXA D ABASTAMENT D AIGUA POTABLE Demandes urbanes d aigua potable. Avaluació i evolució dels consums urbans i industrials a les ciutats de l àrea de Barcelona. La introducció dels comptadors i els cabals punta en les escomeses amb aforaments. Els conceptes de dotació pels diferents usos urbans i industrials. Evolució de la dotació total en ciutats mitjanes en els darrers anys: Població Mataró (l/hab dia) Terrassa (l/hab dia) Dotacions mitjanes en l/hab dia per usos urbans: Domèstic: 120 a 130; Comercial i serveis: 25 a 50. Total urbà 145 a 180. Industrial 55 a 60. Total xarxa: 200 a 240. Dotacions dia punta 1,3 *Dotac.mitjana.

3 XARXA D ABASTAMENT D AIGUA POTABLE Dotacions mitjanes en l/hab dia per usos urbans:.

4 XARXA D ABASTAMENT D AIGUA POTABLE Dotacions mitjanes en l/hab dia per usos urbans:.

5 XARXA D ABASTAMENT D AIGUA POTABLE Demandes urbanes d aigua potable. Els consums de cabals punta per a usos urbans: Urbà. D= 150 a 200 l/h d. Per P>500h. Qu=Kp*D*P/ en l/s i P*10 3 h 0, Kp 5 2,6 2,2 2 1,6 1,45 Per P<500 h i N habitatges <150, Qu=N*Cs*0,5 l/s habitatge, i Cs=(19+N)/10(N+1) Equipaments. D= 60m 3 /ha st dia. Qe=3*60.000/86.400= 2l/s ha st. Indústria. D= 86m 3 /ha sòl o st. Qi= 2*86.000/86.400= 2l/s ha sòl net Reg extensiu (gespa). D= 5 a 10l/m 2 dia. Qr= 10l/m 2 hora= 27,78 I/s ha > 10*Qu i Qi. Limitacions al reg a Qr<5 l/s escomesa. Hidrant d incendi. P<5.000 hab, Qh= 8,33 l/s. P>5.000 hab, Qh= 16,67 l/s. Cabal de càlcul Qc= Qu+Qe+Qi+Qr Comprovació incendi. Cabal càlcul Qci= ½ (Qu+Qe+Qr+Qi) + 2*Qh.

6 XARXA D ABASTAMENT D AIGUA POTABLE Instal lacions prèvies i complementàries a la xarxa de distribució d aigua potable. La captació d aigua: fonts, captacions subterrànies, i captacions d aigües superficials. Les reserves d aigua emmagatzemada. Aspectes qualitatius de l aigua captada. La impulsió: tipus de bombes, corbes característiques, rendiments i punt de funcionament de la bomba; acoblament en paral lel i en sèrie de bombes. Elements de la instal lació d impulsió: obra civil, quadre elèctric, bombes, canonada d impulsió i vàlvules. La conducció forçada o en canal: avantatges i inconvenients. Dimensionament hidràulic de la canonada forçada: aplicació del teorema de Bernouilli i de la fórmula de Hazen Williams pel càlcul de la pèrdua de càrrega. El fenomen i el càlcul de la sobrepressió pel cop d ariet Pca, en estacions de bombament i en el tancament de vàlvules pels diferents tipus de materials de les canonades (Pca = 4 a 8 mcda/km de xarxa fins a dipòsit). Sistemes i esquemes de tractament (potabilització) de l aigua potable: la decantació per coagulació i floculació; la filtració i l adsorció per filtres de carbó activat; la desinfecció. El cas especial de la dessalinització.

7 XARXA D ABASTAMENT D AIGUA POTABLE Esquemes de plantes potabilitzadores.

8 XARXA D ABASTAMENT D AIGUA POTABLE Teorema de Bernoulli: H = Hg H - v 2 /2g, amb I = tgα = H/L pendent de la línea de carga I = (3,58/C) 1,852 x Q(m3/s) 1,852 /Di(m) 4,87 (Hazen Williams) Línea de presión estática ( Q=0) L α H = I L 2 V / 2g Línea de carga o motriz Línea piezométrica H Hg altura geométrica o desnivel L L α 2 H = I L = Hg - V / 2g L 2 V / 2g

9 XARXA D ABASTAMENT D AIGUA POTABLE Diagrama d Hazen - Williams

10 XARXA D ABASTAMENT D AIGUA POTABLE Bernoulli en un bombament. Punt de funcionament i acoplaments de bombes en paral lel i en sèrie.

11 XARXA D ABASTAMENT D AIGUA POTABLE El fenomen i el càlcul de la sobrepressió pel cop d ariet Pca, en estacions de bombament i en el tancament de vàlvules pels diferents tipus de materials de les canonades (Pca = 4 a 8 mcda/km de xarxa fins a dipòsit). Definició: Canvi de pressions en la canonada al variar bruscament el cabal circulant. Variables: velocitat v del flux (m/s), longitud L de la canonada (m) fins el dipòsit, celeritat de l ona de pressió a (m/s), durada de la pertorbació T(s) del règim variat de cabals. Temps crític Tc=2L/a duració de l anada i tornada de l ona de pressió fins al dipòsit. Celeritat a= 1420/ (1+(K*Di mm /E*e mm)) 1/2. Amb K mòdul de compressibilitat del fluid ( K aigua= Kp/cm2) i E mòdul d elasticitat del material de la canonada. Per tancament lent T> Tc=2L/a P=2*L*v / g*t (Michaud) Per tancament ràpid T< Tc T=2*L/a P=2*L*v/ g(2l/a)= a*v/g (Allievi). T bombament= 1+ K*L*v / g*h amb K=2 si L<500 m, K=1,5 si L= 500 a 1500 m i K=1 si L> 1500 m.

12 XARXA D ABASTAMENT D AIGUA POTABLE Celeritat de l ona de pressió de propagació del cop d ariet en canonades de fundició.

13 XARXA D ABASTAMENT D AIGUA POTABLE Els dipòsits de regulació. Funcions del dipòsits: regulació del subministrament ( volum = consum 1,5 dies)i de les pressions a la xarxa (30 a 60 mcda). Sistemes possibles: dipòsits enterrats o semi - enterrats de grans dimensions; les torres d aigua; els dipòsits hidropneumàtics amb aire comprimit; les estacions de sobrepressió directe. Tipologies de dipòsits segons la localització en la xarxa i capacitat òptima: dipòsits d impulsió, de subministrament, i compensadors de càrrega. Condicionants d inserció urbana. Tipus de xarxes de distribució segons la localització dels dipòsits: d un pis o nivell; d un pis amb dos dipòsits, en capçalera i en cua; xarxes graonades de varis pisos o nivells. Elements tècnics dels dipòsits de regulació: compartimentació, sobreeixidors, vàlvules i indicadors de nivell, aforadors, lucernari, aïllament tèrmic. Aspectes constructius: drenatge de la solera i juntes d estanqueïtat. Tipologies constructives dels dipòsits enterrats i de les torres d aigua de formigó armat, tesat o posttesat.

14 XARXA D ABASTAMENT D AIGUA POTABLE Dipòsits i pisos de pressió en la xarxa de distribució.

15 XARXA D ABASTAMENT D AIGUA POTABLE Dipòsits i àrees de subministra a la xarxa de distribució de Mataró.

16 XARXA D ABASTAMENT D AIGUA POTABLE Dipòsits i àrees de subministra a la xarxa de distribució de Mataró.

17 XARXA D ABASTAMENT D AIGUA POTABLE Dipòsits i pressions de subministra a la xarxa de distribució de Mataró.

18 XARXA D ABASTAMENT D AIGUA POTABLE Xarxa d alimentació als dipòsits de la RM de Barcelona

19 XARXA D ABASTAMENT D AIGUA POTABLE Representació en planta de la xarxa de distribució i elements

20 XARXA D ABASTAMENT D AIGUA POTABLE Disseny i càlcul hidràulic de la xarxa de distribució d aigua potable. Condicionants i càlculs hidràulics de funcionament i disseny de la xarxa de distribució d aigua potable. Règim òptim de velocitats (v=0,6 a 1,0 m/s per Di<150 mm; de 1,0 a 1,5 per 150 mm<di<600mm; de 1,5 a 2 m/s si Di>600 mm) i pressions de la xarxa H de 30 a 60 mcda. Les pressions de treball Pt=Hg+ Pca, nominal Pn=2*Pt; i de trencament de la canonada Pr=2*Pn=4*Pt. Disseny de la xarxa. Jerarquització de la xarxa segons el trama viària i la parcel lació: Arteries, distribuïdors i ramals. Criteris de traçat i de tancament de malles. L abstracció de la xarxa principal mallada pel càlcul hidràulic pel mètode iteratiu de Hardy Cross La condició de continuïtat de cabals ΣQi=0 en cada nus i malla. Establiment del cabal total del sector i les condicions de cabal dels entorns propers: el cabal de pas. Concentració de consums en els nusos. Fixació del cabal òptims en cada tram de la malla. Velocitats òptimes i determinació del diàmetre de disseny de les canonades en cada tram de la malla (Di=(4Q/ΠV) 1/2. Fixació de les condicions resistents de les canonades al pas del cabal Pn.

21 XARXA D ABASTAMENT D AIGUA POTABLE Demandes urbanes d aigua potable, cabals punta i diàmetres per v mitjana. N habges Q l/s 1 1,5 2,3 3,1 3,9 4,7 5,5 Di mm P 10 3 hab Q l/s 6 11, ,5 46,3 85,6 196,8 370,4 Di mm

22 XARXA D ABASTAMENT D AIGUA POTABLE Disseny i càlcul hidràulic de la xarxa de distribució d aigua potable. Condicionants i càlculs hidràulics de funcionament i disseny de la xarxa de distribució d aigua potable. Aplicació de la condició de Bernoulli en el mètode iteratiu de Hardy Cross pel càlcul dels cabals en els diferents trams de la malla Qi= (-Σ hi) /1,852 (Σ( hi/qi)). Condicions per la continuïtat de cabals en els trams comuns de malles diferents (1) i (2), Qi+1(1) = Qi(1) + Qi(1) - Qi(2) en malla (1), i Qi+1(2) = Qi(2) + Qi(2) - Qi(1) en la malla (2). Exemple d aplicació. Comprovació de les condicions de funcionament hidràulic de la xarxa: pressions en els nusos H=30 a 60 mcda i velocitats en els trams 0,6 a 1,0 m/s per Di<150mm i fins a 1,5 per Di>150mm. Dimensionament i disseny dels ramals de la xarxa secundària Di=(4Q/ΠV) 1/2 Comprovació de la xarxa en el cas d incendis: Els nous cabals de càlcul Qi=Qu/2 + 2Qh, i comprovació de les pressions residuals resultants en els dos hidrants més desfavorables Ph>10mcda+H edifici. Qh=8,33 l/s en poblacions fins habitants i de 16,67 l/s per les de mes habitants

23 XARXA AIGUA POTABLE. Disseny i càlculs hidràulics

24 XARXA D ABASTAMENT D AIGUA POTABLE Elements funcionals de la xarxa de distribució d aigua potable. Elements de la xarxa: Els conductes. Materials i característiques tècniques: Polietilè d alta i baixa densitat (PEAD) (PEBD), PVC, per Di< 150 mm; fosa dúctil per Di > 150 mm; acer i formigó per Di> 600 mm. Accessoris d unió: soldadura i tipus de juntes. Peces especials: colzes, reduccions, tes, creus, taps, maniguets. Proves d estanqueïtat i de pressió. Desinfecció de la canonada i posta en servei. La rasa: Recobriment canonada H de 60 cm en voreres i 80 cm en calçada per De < 250 mm i 80 i 100 cm si De>250 mm. Base de sorra de 10 cm, i separacions laterals de 20 cm. Materials Fd per Di>150 mm i PEAD per Di< 150 mm, sobretot, Acer i Ha per Di>600 mm. Servituds de separació amb d altres serveis (taula), paral lelismes: >30 cm Tf, >40 cm gas AP, >50 cm clav, >20 cm resta; creuaments >20 cm i >30 cm en Tf. Elements especials de la xarxa: Funcions de les vàlvules, localització en la xarxa, proves d estanqueïtat i de pressió. Les claus de pas per sectorialitzar les malles; les claus de comporta i de papallona. Les vàlvules antiretorn o de retenció. Les vàlvules reductores de pressió. Les ventoses. Els hidrants contra incendis (a < 100m de qualsevol edifici). Les boques de reg. La xarxa de reg. Tipus: Aspersió, degoters i difusors. Càlculs hidràulics, elements i disposició. Referències bàsiques als requeriments segons els tipus d arbrat i vegetació en carrers i parcs. Elements d obra civil: Arquetes de manipulació de vàlvules i encoratges. Detalls constructius i càlculs mecànics. Escomeses als particulars: sistema de construcció, elements i materials. Unitats d obra, amidaments i costos d implantació.