Modulo 2 Gestión de Presiones -...
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Organizado por:
COFES – Aguas Santafesinas S.A.
Santa Fe, Junio 2012
Taller
Agua No Contabilizada
Detección de Fugas
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AGENDA
• Jueves 07
Módulo 1 Balance Hídrico e Indicadores de Desempeño Estrategias para la reducción del Agua No Contabilizada
Módulo 2 Gestión de Presión. Casos Práctico
Módulo 3 Gestión de Fugas. Detección. Tecnologías Aplicación Práctica en Campo
• Viernes 08
Módulo 4 Gestión de Activos de Red. Metodología. Caso Práctico
Cierre Consultas. Conclusiones
CENA CAMARADERÍA – Jueves 07 20:30 hs
Taller Agua No Contabilizada – Detección de Fugas. COFES. Santa Fe, 7 y 8 Junio 2012
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MODULO 2
Introducción a la Gestión de Presión
Identificación de excesos de presión con cálculo del factor Noche – Día
DMA (District Meteread Areas). Creación, mantenimiento y gestión.
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Definición GESTION DE PRESIONES
La práctica de gestionar las presiones de un sistema con óptimos niveles de servicios asegurando un abastecimiento suficiente y eficiente a usos y consumos legítimos, en paralelo que se acciona sobre:
• la reducción de demandas no deseadas o fraudulentas
• la eliminación de variaciones de presión
• la reducción de presiones excesivas o innecesarias
• la eliminación de todo aquello que provoca que el sistema pierda agua innecesariamente
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Caudal de fuga :
Q = V * S
donde Q = CaudalV= Velocidad en la fugaS = Sección de la fuga
Si V=k √2gh
Q=K √ h
Siendo V: velocidad en fuga (m/s)k: cte depende rugosidad, forma,
espesor, característica fuga,..h: pérdida de carga o presión en
la fuga (mca)g: aceleración gravedad
S y 2g son valores constantes k ---- K
Q=K √ h Q1=K √ h1
Ejemplo:si la presión en la red cae por piezometría promedio 15% h1=0,85*h
Q1= √0,85*Q Q1 = 0,92 * Q
Si la presión h disminuye de un factor X (menor que 1)
El caudal de fuga disminuirámultiplicado por un factor igual a la raíz cuadrada de X
Relación: CAUDAL-PRESIÓN
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RELACIÓN CAUDAL-PRESIÓN
A modo de ejemplo (caso real):
• Si suponemos una fuga de 200 litros/hora a 14,4 mca de presión en la cañería podemos decir que si bajamos la presión 1,3 mca (9%) el nuevo caudal de fugas será:
Q1 = 0,95 * 200 litros/hora = 190 litros /hora
• Ahora bien, si el análisis lo hacemos extensivo a todo el sistema, para un volumen de agua entregada de 10.000 m3/h con un porcentaje de pérdidas del 30% al bajar 9% la presión, el nuevo valor de fuga será:
Q1= 900 m3/h * 0,95 = 860 m3/h
Estaremos disminuyendo el caudal de fuga en 40 m3/h(demanda de 2.700 habitante a dotación 350 l/hab/d)
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RELACIÓN CAUDAL-PRESIÓN
FAVAD (Fixed and Variable Area Dicharge Paths)
• la velocidad a través de una sección varía con un coeficiente de descarga “Cd” y la raíz cuadrada de la presión
• FAVAD reconoce que el área efectiva (Cd x A) de algunas descargas también varían con la presión
• Para aplicaciones prácticas, la versión simple de FAVAD es:
Caudal Fuga (Qf) varía con la presión PN1
donde: N1 varía entre 0,5 y 2,5
• La relación podría expresarse como QfQf11/Qf/Qf00 = (P= (P11/P/P00))N1N1
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RELACION CAUDAL-PRESIÓN
0,5 < N1< 2,5
• Fugas importantes en cañerías de metal tienden a adoptar un valor de exponente N1 muy cercano a 0,5
• Fugas pequeñas no visibles en juntas y accesorios tienden a un exponente N1 de 1,5
• Para casos excepcionales de accesorios en cañerías no metálicas el N1 podría ser más alto que 2,5
• Grandes sistemas con cañerías de materiales variados tienden a adoptar una relación lineal entre caudal de fuga y presión en consecuencia el valor N1 es de 1
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RELACIÓN CAUDAL-PRESIÓN
Ratio de Presión P1 / P0
Rat
io d
e C
auda
l de
Fug
a L
1 / L
0
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• Manejo de presión para reducir nuevas roturas
110 esquemas de manejo de presión
Roturas / Reparaciones antes y después de implementar un sistema de manejo de presión
Relación: PRESIÓN - ROTURA
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Una cañería es diseñada con un determinado coeficiente de seguridad, a medida que la cañería se deteriora por antigüedad y/o corrosión, u otros factores locales, la presión de rotura se va reduciendo gradualmente hasta un punto en el tiempo en que la frecuencia de rotura se incrementa significativamente.
Relación PRESIÓN – ROTURA DE CAÑERÍAS
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El primer paso en la gestión de presiones es chequear la existencia de sobrepresiones o variaciones significativas; si ellas existen, reducir el rango y frecuencia de ambas.
Relación PRESIÓN – ROTURA DE CAÑERÍAS
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Finalmente, identificar si las presiones estabilizadas en el punto crítico son mayores de lo necesario; si eso sucede, reducir el exceso para evitar operar el sistema en la presión de falla o de rotura.
Relación PRESIÓN – ROTURA DE CAÑERÍAS
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Fugas Reportadas
• Estabilización de la Presión• Reducción de la Presión• Reemplazo de Redes y de conexiones• Optimizar el tiempo de reparación
Fugas No Reportadas
• Estabilización de la Presión• Reducción de la Presión• Reemplazo de Redes y y de conexiones• Reducción en el número de juntas y accesorios• Detección de Fugas Proactiva
Fugas No Reportadas Subterránea
• Estabilización de la Presión• Reducción de la Presión• Reemplazo de Redes y y de conexiones• Reducción en el número de juntas y accesorios
Herramientas de Gestión PRESIÓN – ROTURA DE CAÑERÍAS
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Relación PRESIÓN – ROTURA DE CAÑERÍAS
CASO PRACTICO
SistemaTres de FebreroSetiembre 14,4 289Octubre 13,1 265
9% 8%
Presión Máxima
% Reducción
% Reducción
Roturas
PROMEDIO DISTRITO = 14,4 mca
95
96
94
93
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91
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8889
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83
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81
80
79
78
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73
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5352
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6061
7069
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50 51
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41 42
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38 37
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35
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1615
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14 13
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6
45
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1
97
98
99100
TRE-P64
TRE-P56
TRE-P55
TRE-P63
TRE-P58
TRE-P59
TRE-P65TRE-P61
TRE-P66
TRE-P67
TRE-P62
TRE-P57
EE TRES DE FEBRERO
PROMEDIO DISTRITO = 13,1 mca
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96
94
93
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91
90
87
86
8889
85
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83
82
81
80
79
78
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7775
74
73
56
5958
57
55
54
5352
71
72
6061
7069
62
68
6766
6364
65
48 49
47
4645
50 51
44
41 42
43
4039
38 37
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35
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32
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26
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12
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14 13
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6
45
3
2
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1
97
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99100
TRE-P64
TRE-P56
TRE-P55
TRE-P63
TRE-P58
TRE-P59
TRE-P65TRE-P61
TRE-P66
TRE-P67
TRE-P62
TRE-P57
EE TRES DE FEBRERO
Regulación por Válvulas ReguladorasInicio: 02/Octubre
Caso: ArgentinaEmpresa: AySA# Sector de estudio:
Tres de Febrero
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Los métodos más comunes son:
• Control del Bombeo• Reducción o mantenimiento de la Presión• Control de nivel
GESTIÓN DE PRESIONES. MÉTODOS
Métodología más común de reducción de presión:• Sectorización Sector• Control de Bombeo y Niveles• Válvulas de control en entrada de agua del Sector• Gestión de Válvula modulada por tiempo• Gestión de Válvula modulada por caudal• Nodo con control remoto / automatismo
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1. DMA son usados para lograr una gestión eficiente de de las fugas (reportadas y no reportadas)
2. PMA son usadas para proporcionar un manejo de presiones dentro de una DMA a los efectos de reducir la frecuencia de nuevas fugas y el volumen de las fugas existentes.
3. DMA y PMA son usadas como herramienta de gestión operativa de la red.
District Metered Area (DMA)–Sectores y Subectores
92
93
95113
94
96
112
114
110
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108
107
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131
123
124127
130
129
122
128
121
116115117
118119
120
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25
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27
26
20 21
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50
49
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54
53
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59
60
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5657
62
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6463
90
88
89
87
86
83
80
79
78
81
8284
85 68
6765
6669
71
76
77
75
72
70
73
74
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17
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1528
29 36
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41
40
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47
48
38
37
43
44
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46
132
133
134 135
136
105
106109
100
98101104
103 10299
151
143139
137
142
141144
140
138
150
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146
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1631
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33
32
10
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7
45
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3
21
160
163
157
156
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162159
161158 155
152
176
175
170
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185
180181
177
169
174
173
178183
182
186190
189
188
187
196
193
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198
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200
201
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207
212
208
164168
167
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171
166
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205
213152
153
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155156
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36
37
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26 22
21
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2425
27
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3940
38
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34
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44
45 46
43
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5556
52
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50
4
5
3
7
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1014
12 13
11
82
1
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EE LA MATANZA
EZEP04
EZEP04_10
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2021
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La pérdida promedio diaria se obtiene a partir de:
� Calcular los flujos promedio mínimo nocturno dentro de un sector
� Estimar los Consumos promedios nocturnos (m3/h)
� Calcular el Caudal de Fuga Nocturno (m3/h) como la diferencia entre ambos
� Multiplicar el Caudal de Fuga Nocturno por Factor Noche-Día se obtiene la distribución de las pérdidas expresadas en m3/día
CAUDALES MINIMOS NOCTURNOS
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CAUDALES MINIMOS NOCTURNOS
Pasos a seguir:
� Abastecer el Sector a través de una punto único de ingreso regulado por una PRV
� Medir presión en el punto de presión promedio zona
� A la noche, esperar que las presiones se hayan estabilizado y medir caudal ingresado (zonas c/taque)
� Reducir la presión de ingreso en pasos, midiendo la reducción del caudal de flujo y los cambios en el a AZP (punto con presiones promedio zonal)
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FACTOR DIA-NOCHE
� Variación del caudal de fuga durante el día en función de la Presión Promedio de la zona
� El factor Noche-Día es un ratio entre la tasa de fuga nocturna y la tasa de fuga promedio (en m3/h)
� El volumen de pérdida promedio diaria se obtiene de modificar la tasa de pérdida nocturna por el coeficiente.
� El Factor DN es influenciado por el valor N1
CAUDALES MINIMOS NOCTURNOS
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CAUDALES MINIMOS NOCTURNOS
3 a 7 Fugas Aceptables - < 3 Fugas Inaceptables1,49QMH /
QmN
>0,4 Fugas Inaceptables0,76QmN / QPH
Ratios del IndicadorValorRamos
Indicador
• Cálculo Pérdidas físicas promedio
☞ Método Directo: 34.8 m3/h
☞ Método Indirecto 39.3 m3/h
Variación : +13 % indirecto respecto del directo
• Cálculo Indice de Fugas Nocturnos
☞ QmN / QPH = 0,76 (>0,4 !!!)
☞ QMH / QmN = 1,41 (<3 !!!)
Ambos índices reflejan la presencia de FUGAS ELEVADAS
• CLAVE : selección de conexiones a monitorear con registradores (consumos nocturnos)
QMN : caudal mín. nocturnoQMH / QMN : 3-7QMN / QPH < 0,4
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CASO PRACTICO
LA TABLADA
DMA – SECTORES y SUBSECOTRES
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LA TABLADA Malla – Puntos de Medici ón
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PILOTO LA TABLADAESQUEMA DE RED - PUNTOS DE MEDICIÓN CAMPAÑA
EZEQP08
P1
P2
P3
P9
P5
P8
P6
P12
P11
T A B LA D A SA LID A II
K000
22
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2021
19
17
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T A B LA D A SA LID A I
K001
P14
P7
EZEP04
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PILOTO LA TABLADAESQUEMA DE RED
EZEQP08
P1
P2
P3
P9
P5
P8
P6
P12
P11
386 m3/h
21,36 m
T A B LA D A SA LID A I
K001
T A B LA D A SA LID A II
K000
27 m3/h
25,4 m3/h
22
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2021
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17
18
15,27 m
11,10 m
21,67 m
15,27 m
10,88 m 22,38 m
16,01 m
11,68 m
27,58 m
21,13 m
16,70 m
28,63 m
21,13 m
16,70 m
34,82 m
27,41 m
22,62 m
26,18 m
19,23 m
14,76 m
29,41 m
21,58 m
16,80 m
30,82 m
23,13 m
18,41 m
25,94 m
19,07 m
14,61 m
30,22 m
23,30 m
18,52 m32,42 m
24,99 m
20,19 m
P14
BALANCE334 m3/h
48,9 m3/h
34,8 m3/h
59,5 m3/h
48,7 m3/h
26,6 m3/h
50,2 m3/h
65,4 m3/h
P7
EZEP04
26
17
20
21
23
22
19
18
Sector 17
Dot = 131 m3/bim/UF
Cons = 90 m3/bim/UF
Pérd = 50 m3/dìa/km
Sector 17
Dot = 131 m3/bim/UF
Cons = 90 m3/bim/UF
Pérd = 50 m3/dìa/km
LA TABLADA Balance Partido Balance Sector Desviación
Agua Entregada 426 m3/h 371 m3/h 13%
Caudal Consumos 255 m3/h 255 m3/h 0%
Caudal Pérdida 171 m3/h 116 m3/h 32%
Dotación 122 m3/bim/UF 107 m3/bim/UF 13%
Consumos 73 m3/bim/UF 73 m3/bim/UF 0%
m3/dìa/km 87 m3/bim/UF 59 m3/bim/UF 32%
Sector 18
Dot = 107 m3/bim/UF
Cons = 74 m3/bim/UF
Pérd = 60 m3/dìa/km
Sector 18
Dot = 107 m3/bim/UF
Cons = 74 m3/bim/UF
Pérd = 60 m3/dìa/km
Sector 19
Dot = 90 m3/bim/UF
Cons = 62 m3/bim/UF
Pérd = 62 m3/dìa/km
Sector 19
Dot = 90 m3/bim/UF
Cons = 62 m3/bim/UF
Pérd = 62 m3/dìa/km
Sector 23
Dot = 129 m3/bim/UF
Cons = 89 m3/bim/UF
Pérd = 64 m3/dìa/km
Sector 23
Dot = 129 m3/bim/UF
Cons = 89 m3/bim/UF
Pérd = 64 m3/dìa/km
Sector 22
Dot = 95 m3/bim/UF
Cons = 65 m3/bim/UF
Pérd = 45 m3/dìa/km
Sector 22
Dot = 95 m3/bim/UF
Cons = 65 m3/bim/UF
Pérd = 45 m3/dìa/km Sector 20
Dot = 95 m3/bim/UF
Cons = 62 m3/bim/UF
Pérd = 51 m3/dìa/km
Sector 20
Dot = 95 m3/bim/UF
Cons = 62 m3/bim/UF
Pérd = 51 m3/dìa/km
Sector 21
Dot = 108 m3/bim/UF
Cons = 74 m3/bim/UF
Pérd = 69 m3/dìa/km
27
LA TABLADA Caudal de Entrada Promedio diario
EZEQP8 Q
304 m3/h
434 m3/h
250
270
290
310
330
350
370
390
410
430
450
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
EZEQP8 Q
Promedio de VALOR
HORA
PUNTO
valle
pico
28
11.8EZEQP08
18.53P11
19.24SALIDA1
18.51SALIDA2
14.29P2
13.78EZEP04
23.71P9
18.22P10
10.57P1
16.73P3
15.04P7
15.06P5
21.12P13
18.51P18
19.62P17
19.96P14
19.84P16
17.71P6
24.42P15
15.4P8
14.33P4
18.76P12
70.02
-432.64
25.48
289.5
-29.18
4.093
50.8
-14.91
42.88
379.54
36.8
13.24
13.97
-46.47
-31.15
-38.22
222.82
25.08 -7.979
-12.95
11.6
15.09
36.62
116.6888.31
63.79
45.88
26.53
-7.438
41.69
-19.76
La Tablada Escenario Pico
EZEQP08Q = 433 m3/hH = 11,10 mca
10 m
15 m
20 m
25 m
30 m
10 m/h
20 m/h
30 m/h
40 m/h
50 m/h
presión caudal
29
11.8EZEQP08
18.53P11
19.24SALIDA1
18.51SALIDA2
14.29P2
13.78EZEP04
23.71P9
18.22P10
10.57P1
16.73P3
15.04P7
15.06P5
21.12P13
18.51P18
19.62P17
19.96P14
19.84P16
17.71P6
24.42P15
15.4P8
14.33P4
18.76P12
70.02
-432.64
25.48
289.5
-29.18
4.093
50.8
-14.91
42.88
379.54
36.8
13.24
13.97
-46.47
-31.15
-38.22
222.82
25.08 -7.979
-12.95
11.6
15.09
36.62
116.6888.31
63.79
45.88
26.53
-7.438
41.69
-19.76
La Tablada Escenario Pico
EZEQP08Q = 433 m3/hH = 11,10 mca
10 m
15 m
20 m
25 m
30 m
0.1 m/s
0.25 m/s
0.5 m/h
1 m/s
1.5 m/s
presión velocidad
30
La Tablada Escenario Valle
EZEQP08Q=341m3/h
H= 21,36 mca
21.39EZEQP08
31.09P11
32.09SALIDA1
31.08SALIDA2
24.3P2
24.05EZEP04
34.74P9
30.54P10
20.58P1
27.06P3
25.65P7
25.57P5
32.76P13
31.65P18
32.66P17
31.03P14
30.74P16
28.57P6
35.37P15
26.19P8
24.72P4
31.6P12
-303.6
17.88
203.16
2.872
35.65
-10.46
30.09
266.34
-20.49
25.82
9.292
9.803
-32.61
-21.87
-26.84
156.32
17.6 -5.599
-9.088
8.142
10.59
25.7
81.8661.97
44.76
49.13
32.19
18.62
-5.221
29.27
-13.87
10 m
15 m
20 m
25 m
30 m
10 m/h
20 m/h
30 m/h
40 m/h
50 m/h
presión caudal
31
32
11.8EZEQP08
14.2P11
14.92SALIDA1
14.18SALIDA2
14.33P2
13.87EZEP04
19.23P9
13.86P10
10.6P1
16.93P3
10.91P7
10.98P5
16.9P13
14.18P18
15.3P17
15.78P14
15.64P16
13.55P6
20.1P15
10.87P8
14.66P4
14.44P12
-432.64
25.48
293.1
6.892
45.81
-15.28
42.3
380.21
12.53
34.47
12.94
13.26
-44.53
10.41
6.471
300.45
25.08 -8.673
-12.6
11.22
14.68
37.59
168.5996.36
64.84
76.08
49.37
29.44
-4.369
-4.165
-15.61
La Tablada Escenario Pico
REGULADO
10 m
15 m
20 m
25 m
30 m
0.1 m/s
0.25 m/s
0.5 m/h
1 m/s
1.5 m/s
velocidadpresión
33
21.39EZEQP08
16.52P11
17.52SALIDA1
16.5SALIDA2
24.32P2
24.1EZEP04
20.09P9
15.95P10
20.6P1
27.16P3
11.17P7
11.11P5
18.24P13
17.08P18
18.09P17
16.53P14
16.22P16
14.08P6
20.8P15
11.51P8
24.89P4
17.03P12
-303.6
17.88
205.68
4.836
32.14
-10.72
29.68
266.81
8.795
24.19
9.084
9.303
-31.25
7.308
4.541
210.84
17.6 -6.086
-8.84
7.873
10.3
26.38
118.3167.62
45.5
53.39
34.65
20.66
-3.066
-2.923
-10.96
10 m
15 m
20 m
25 m
30 m
10 m/h
20 m/h
30 m/h
40 m/h
50 m/h
presión caudal
La Tablada Escenario Valle
REGULADO
34
MODULO 2
CONSULTASCONSULTAS