PRECIO:  $ 1,295.00

$ 129.50  USD

FICHA TECNICA:

PAGINAS: 624

AUTOR: MAYS LARRY W.

TOMOS:  1

CODIGO: MC371

PESO: 1400

EDICION: 1ª

FECHA ED.: 2003

RESEÑA:

Este manual de sistemas de distribución de agua ha significado un gran esfuerzo para desarrollar un libro de consulta comprensible sobre sistemas de distribución de agua. Los temas tratados han sido los que el autor ha considerado más importantes para describir la situación actual del diseño, análisis modelizado y funcionamiento de las redes. Lo primero y más importante que se intenta conseguir con este manual es que sea una referencia para aquellos que necesitan ampliar sus conocimientos sobre este sistema. Este manual será de gran valor para los ingenieros, gestores, operadores, analistas y cursos master, relacionados con el diseño, análisis, operación, mantenimiento y rehabilitación de los sistemas de distribución de agua. Cada uno de los autores es un experto reconocido en este campo y todos ellos han publicado extensamente sobre esta materia. CONTENIDO: Hidráulica del caudal presurizado. Diseño del sistema, perspectiva general. Hidráulica de los sistemas de distribución de agua. Diseño hidráulico de sistema con bombas. Diseño del régimen transitorio para sistemas de tuberías. Diseño óptimo de los sistemas de distribución de agua. Calidad del agua. Diseño hidráulico de los depósitos de almacenamiento de agua en redes de distribución. Casos de modelación. Calibrado de modelos de red hidráulicos. Operación de los sistemas de distribución de agua. Modelos de optimización de operaciones. Mantenimiento, rehabilitación y sustitución. El análisis de fiabilidad en el diseño.

INDICE:

1. Introducción 1.1. Antecedente históricos 1.2. Aspectos históricos de los sistemas de distribución de agua 1.2.1. Sistemas de abastecimiento de zonas urbanas en la Antigüedad 1.2.2. Situación de los sistemas de distribución de agua en el siglo XIX 1.2.3. Perspectivas del abastecimiento de agua en Estados Unidos 1.2.4. Primeros métodos de cálculo del caudal de las tuberías 1.3. Sistemas modernos de distribución de agua 1.3.1. Visión global del sistema 1.3.2. Componentes de Sistemas 1.3.3. Funcionamiento del sistema 1.3.4. El Futuro Referencias 2. Hidráulica del caudal presurizado 2.1. Introducción 2.2. Importancia de los sistemas de tuberías 2.3. Modelos numéricos: bases para el análisis de redes 2.4. Hipótesis de modelización 2.4.1. Propiedades de la materia (¿Qué?) 2.4.2. Leyes de conservación (¿Cómo?) 2.4.3. Conservación de la masa 2.4.4. Segunda Ley de Newton 2.5. Capacidad del sistema: problemas en el espacio y en el tiempo 2.6. Flujo estacionario 2.6.1. Flujo turbulento 2.6.2. Pérdidas de carga producidas por fricción 2.6.3. Comparación de relaciones de pérdida (de carga) 2.6.4. Pérdidas locales 2.6.5. Fuerza tractora o de arrastre 2.6.6. Cálculo de sistemas de aducción: flujo uniforme estable 2.6.7. Bombas: adición de energía al caudal 2.6.8. Muestra de aplicación incluyendo bombas 2.6.9. Redes, ligazón entre demanda y suministro 2.7. Régimen cuasi-estacionario: operación del sistema 2.8. Flujo inestable: introducción al régimen transitorio del fluido 2.8.1. Importancia del golpe de ariete 2.8.2. Causa de transitorios 2.8.3. Naturaleza física del flujo transitorio 2.8.4. Ecuación de estado-relaciones de velocidad de onda 2.8.5. Incremento de presión-relación de cambio 2.8.6. Condiciones transitorias en válvulas: 2.8.7. Conclusión Referencias 3. Diseño del sistema: perspectiva general 3.1. Introducción 3.1.1. Perspectiva general 3.1.2. Definiciones 3.2. Planificación de los sistemas de distribución 3.2.1. Demandas de agua 3.2.2. Criterios de planificación y diseño 3.2.3. Factores punta 3.2.4. Modelos de ordenador y modelizado de sistemas 3.3. Diseño preliminar de las conducciones 3.3.1. Alineamiento 3.3.2. Conflictos de subsuelo 3.3.3. Derechos de paso 3.4. Materiales de las tuberías 3.4.1. Tubería de fundición dúctil (DIP) 3.4.2. Tubería de cloruro de polivinilo (PVC) 3.4.3. Tubería de acero 3.4.4. Tubería de presión de hormigón armado (RCPP) 3.4.5. Tubería de polietileno de alta densidad (HDPE) 3.4.6. Tubería de fibrocemento (amianto cemento) (ACP) 3.4.7. Selección del material para una conducción 3.5. Diseño de la conducción 3.5.1. Presiones internas 3.5.2. Cargas en la tubería enterrada 3.5.3. Compensación de los empujes 3.6. Válvulas de distribución y transmisión 3.6.1. Válvulas de aislamiento 3.6.2. Válvulas de control 3.6.3. Purgas 3.6.4. Descarga al aire y válvula de vacío de seguridad Referencias 4. Hidráulica de los sistemas de distribución de agua 4.1. Introducción 4.1.1. Configuraciones y componentes de los sistemas de distribución de agua 4.1.2. Ecuaciones de conservación para sistemas de tubería 4.1.3. Componentes de una red 4.2. Análisis hidráulico del estado estacionario 4.2.1. Sistemas de tubería en serie y paralelo 4.2.2. Sistemas ramificados de tuberías 4.2.3. Redes de tuberías 4.3. Análisis del flujo inestable en la red de tuberías 4.3.1. Ecuaciones directrices 4.3.2. Métodos de resolución 4.4. Modelización por ordenador de los sistemas de distribución de agua 4.4.1. Aplicaciones de modelos 4.4.2. Calibrado del modelo Referencias 5. Diseño hidráulico de sistema con bombas 5.1. Tipos de bombas y definiciones 5.1.1. Estándares de bombas (Normativa) 5.1.2. Definiciones y terminología de bombas 5.1.3. Tipos de bombas centrífugas 5.2. Hidráulica de bombas 5.2.1. Curvas de rendimiento de una bomba 5.2.2. Hidráulica de tuberías y curvas del sistema 5.2.3. Hidráulica de válvulas 5.2.4. Determinación de la operatividad de la bomba: Bomba de punto único 5.2.5. Operatividad de las bombas en paralelo 5.2.6. Bombas de velocidad variable 5.3. Concepto de velocidad específica 5.3.1. Introducción: velocidad específica de descarga 5.3.2. Velocidad específica de aspiración 5.4. Altura neta de aspiración positiva 5.4.1. Altura neta de aspiración positiva disponible 5.4.2. Altura neta de aspiración positiva requerida por una bomba 5.4.3. Margen de NPSH o consideraciones sobre el factor de seguridad 5.4.4. Cavitación 5.5. Curvas de bomba corregidas 5.6. Consideraciones hidráulicas en la selección de una bomba 5.6.1. Intervalo de caudales en las bombas centrífugas 5.6.2. Causas y efectos de la operatividad de bombas centrífugas fuera de los intervalos de caudales permitidos 5.6.3. Resumen de selección de bombas 5.7. Aplicación del análisis hidráulico de la bomba para diseñar componentes de estación de bombeo 5.7.1. Selecciones y especificaciones hidráulicas de la bomba 5.7.2. Tuberías 5.8. Implicaciones del régimen no estacionario hidráulico en diseño de estaciones de bombeo 5.8.1. Efecto de golpe de ariete sobre la selección de la válvula 5.8.2. Efecto del impulso sobre la selección de material de la tubería Referencias Anexo 6. Diseño del régimen transitorio para sistemas de tuberías 6.1. Introducción al golpe de ariete y ondas de impulso 6.2. Fundamentos del golpe de ariete e impulsos hidráulicos 6.2.1. Definiciones 6.2.2. Velocidad acústica 6.2.3. Ecuación de Joukowsky (golpe de Ariete o martillo de agua) 6.3. Características hidráulicas de las válvulas 6.3.1. Descripción de varios tipos de válvulas 6.3.2. Definición de las características geométricas de las válvulas 6.3.3. Definición de ejecución hidráulica de las válvulas 6.3.4. Características típicas geométricas e hidráulicas de una válvula 6.3.5. Operación con válvulas 6.4. Características hidráulicas de las bombas 6.4.1. Definición de las características de bombeo 6.4.2. Leyes de homología (afinidad) 6.4.3. Curvas características anormales de una bomba (cuarto cuadrante) 6.4.4. Representación de datos de bomba para análisis numéricos 6.4.5. Datos críticos requeridos para el análisis hidráulico de sistema de bombas 6.5. Dispositivos de protección y control de la onda de impulso 6.5.1. Parámetros críticos para fenómenos transitorios 6.5.2. Crítica de la protección del impulso 6.5.3. Control y dispositivos de protección del impulso 6.6. Consideraciones de diseño 6.7. Presiones negativas y separación de columna en redes 6.8. Constantes de tiempo para sistemas hidráulicos 6.9. Casos de ejemplo 6.9.1. Ejemplo de estudio con depósito de una vía y simples de impulso 6.9.2. Caso de estudio con cámara de aire 6.9.3. Caso de estudio con rompedor de aire-vacío Referencias 7. Diseño óptimo de los sistemas de distribución de agua 7.1. Visión general 7.2. Definición del problema 7.3. Formulación matemática 7.4. Métodos de optimización 7.4.1. Sistemas ramificados 7.4.2. Sistemas de tubería en bucle vía linealización 7.4.3. Diseño general del sistema vía programación no lineal 7.4.4. Técnicas estocásticas de búsqueda 7.5. Aplicaciones 7.6. Resumen Referencias 8. Aspectos de calidad del agua relacionados con la construcción y operación de redes de abastecimiento 8.1. Introducción 8.2. Desinfección de nuevos colectores de agua 8.2.1. Necesidad de la desinfección 8.2.2. Productos químicos desinfectantes 8.2.3. Procedimientos de desinfección 8.2.4. Prueba de nuevos colectores 8.2.5. Reparaciones de un colector 8.2.6. Evacuación del agua altamente dorada 8.3. Desinfección de depósitos de almacenamiento 8.3.1. Procedimiento de desinfección previa al llenado de depósitos 8.3.2. Inspección subacuática 8.4. Control de cruce de conexiones 8.4.1. Definiciones 8.4.2. Programas de control del cruce de conexiones 8.4.3. Prevención del retroflujo 8.4.4. Aplicación de mecanismos de prevención del retroflujo 8.5. Limpieza de los sistemas de distribución 8.5.1. Antecedentes 8.5.2. Perdimientos de limpieza 8.5.3. Limpieza direccional 8.5.4. Alternancia de los desinfectantes Referencias 9. Calidad del agua 9.1. Introducción 9.1.1. Revisión 9.1.2. Definiciones 9.2. Procesos de calidad del agua 9.2.1. Pérdida de desinfectante residual 9.2.2. Desarrollo de subproductos de desinfección 9.2.3. Corrosión interna 9.2.4. Biofilm (películas) 9.3. Monitorización de la calidad de agua 9.3.1. Monitorización de rutina 9.3.2. Estudio especial de monitorización 9.4. Modelización de la calidad del agua 9.4.1. Historia 9.4.2. Ecuaciones de gobierno 9.4.3. Métodos de solución 9.4.4. Datos requeridos 9.4.5. Calibrado del modelo Referencias 10. Diseño hidráulico de los depósitos de almacenamiento de agua en redes de distribución 10.1. Introducción 10.2. Conceptos básicos 10.2.1. Ecualización 10.2.2. Mantenimiento de la presión 10.2.3. Almacenamiento por incendios 10.2.4. Almacenamiento de emergencia 10.2.5. Consumo de energía 10.2.6. Calidad del agua 10.2.7. Control hidráulico de fenómenos transitorios 10.2.8. Estética 10.3. Temas de diseño 10.3.1. Almacenamiento flotante versus almacenamiento bombeado 10.3.2. Depósito en tierra versus depósito elevado 10.3.3. Almacenamiento efectivo versus almacenamiento total 10.3.4. Depósitos privados versus tanques propiedad de la instalación (de agua) 10.3.5. Depósitos presurizados 10.4. Localización 10.4.1. Almacenamiento en pozos 10.4.2. Depósitos aguas abajo del centro de demanda 10.4.3. Tanques múltiples en zona de presión 10.4.4. Zonas de presión múltiple 10.4.5. Otras consideraciones de localización 10.5. Niveles en un deposito 10.5.1. Ajuste de niveles de rebose del tanque 10.5.2. Identificación de áreas de servicio del depósito 10.5.3. Identificación de zonas de presión 10.6. Volumen del deposito 10.6.1. Disposiciones económicas en el diseño del tanque 10.6.2. Normas y directrices de diseño 10.6.3. Diseño funcional 10.6.4. Requerimientos estacionales 10.6.5. Almacenamiento muerto útil 10.7. Otras consideraciones de diseño 10.7.1. Válvulas de altura 10.7.2. Protección catódica y revestimientos 10.7.3. Rebose y venteos Referencias 11. Calidad del agua en el almacenamiento 11.1. Introducción 11.1.1. Visión general 11.1.2. Definiciones 11.2. Problemas de calidad de agua 11.2.1. Problemas químicos 11.2.2. Problemas microbiológicos 11.2.3. Problemas físicos 11.3. Mezcla y envejecimiento en instalaciones de almacenamiento 11.3.1. Regímenes de flujo ideal 11.3.2. Mezcla por chorro 11.3.3. Tiempos de mezclado 11.3.4. Estratificación 11.3.5. Envejecimiento 11.4. Monitorización y muestreo 11.4.1. Monitorización de rutina 11.4.2. Métodos de equipamiento y muestreo 11.4.3. Frecuencia de monitorización y localización de muestras 11.4.4. Estudios especiales 11.5. Modelación 11.5.1. Modelos a escala 11.5.2. Dinámica de fluidos por ordenador 11.5.3. Modelos de sistemas 11.6. Aspectos de diseño y operaciones 11.6.1. Objetivos de diseño de calidad del agua 11.6.2. Modos de operación: entrada- salida simultánea, frente a llenado y vaciado 11.6.3. Regímenes de flujo: mezcla completa versus flujo pistón 11.6.4. La estratificación en depósitos 11.7. Aspectos de inspección y mantenimiento 11.7.1. Inspecciones 11.7.2. Mantenimiento Referencias 12. Modelos de ordenador /Epanet 12.1. Introducción 12.1.1. Necesidad de modelos de ordenador 12.1.2. Usos de la modelización por ordenador 12.2.3. Historia de los modelos por ordenador 12.2. Uso de un modelo de ordenador 12.2.1. Representación de la red 12.2.2. Compilación de datos 12.2.3. Estimación de la demanda 12.2.4. Características de operación 12.2.5. Información acerca de la velocidad de reacción 12.2.6. Calibrado de modelo 12.3. Características internas del modelado por ordenador 12.3.1. Procesado de entrada 12.3.2. Procesado topológico 12.3.3. Algoritmos para la solución hidráulica 12.3.4. Resolvedor de ecuaciones lineales 12.3.5. Resolvedor de período extendido 12.3.6. Algoritmos de calidad de agua 12.3.7. Procesado de salida 12.4. Programa epanet 12.4.1. Bases 12.4.2. Características del programa 12.4.3. Interfaces de usuario 12.4.4. Módulo resolvedor 12.4.5. Programador de conjunto o Kit de herramientas 12.5. Conclusión Referencias 13. Estudio de casos de modelación de la calidad del agua 13.1. Introducción 13.2. Diseño de los sistemas de distribución en Estados Unidos 13.3. Calidad de agua en las redes de abastecimiento 13.4. Modelos hidráulicos y de calidad de agua 13.4.1. Modelos de calidad del agua de estado estacionario 13.4.2. Modelos dinámicos de calidad de agua 13.5. Primeras aplicaciones del modelado de calidad del agua 13.5.1. Estudio de North Penn 13.5.2. Autoridad regional del agua de Connecticut Sur-Central 13.5.3. Estudio en Cabool, Missouri (USA) 13.6. Evolución del modelado de la calidad del agua 13.7. Modelado de la propagación de contaminantes 13.7.1. Caso del North Marin Water District 13.7.2. Complemento al estudio de North Marin (Marina Norte) 13.7.3. Brote de origen hídrico en Gideon, Missouri 13.8. Tendencias actuales del modelado de calidad del agua 13.8.1. Estudio de Cholet, Francia 13.8.2. Caso de Southington, Connecticut 13.8.3. Mezcla en depósitos de almacenamiento 13.9. Resumen y conclusiones Referencias 14. Calibrado de modelos de red hidráulicos 14.1. Introducción 14.1.1. Caracterización de la red 14.1.2. Requisitos de los datos de la red 14.1.3. Parámetros del modelo 14.2. Identificación del uso o utilización pretendida del modelo 14.3. Determinar estimaciones de parámetros del modelo 14.3.1. Valores de rugosidad de la tubería 14.3.2. Distribución de demandas nodales 14.4. Datos recogidos para la calibración 14.4.1. Pruebas de caudal de incendios 14.4.2. Datos de telemetría 14.4.3. Datos de calidad de agua 14.5. Evaluación de resultados del modelo 14.6. Realización de una calibración a nivel macroscópico 14.7. Realización de un análisis de sensibilidad 14.8. Realización de un calibrado de modelo con ajuste fino 14.8.1. Aproximaciones analíticas 14.8.2. Aproximaciones de simulación 14.8.3. Aproximaciones de optimización 14.9. Tendencias futuras 14.10. Resumen y Conclusión Referencias 15. Operación de los sistemas de distribución de agua 15.1. Introducción 15.2. Cómo se operan los sistemas 15.2.1. Índices típicos de operación 15.2.2. Criterios de operación 15.2.3. Calidad del agua y operaciones 15.2.4. Operaciones de emergencia 15.3. Monitorización del rendimiento del sistema con los sistemas SCADA 15.3.1. Anatomía de un sistema SCADA 15.3.2. Archivo de datos 15.4. Control del sistema de distribución de agua 15.4.1. Estrategias de control 15.4.2. Control centralizado frente a control local 15.5. Relación de los sistemas SCADA con los modelos de análisis y control 15.5.1. Requisitos de los modelos de análisis de datos y de control 15.5.2. Establecimiento del enlace 15.6. Uso de bases de datos centralizadas en el sistema de control 15.7. Lo que el futuro reserva Referencias 16. Modelos de optimización de operaciones 16.1. Introducción 16.2. Fórmulas para minimizar costes energéticos 16.2.1. Gestión energética 16.2.2. Estrategias de gestión 16.2.3. Modelos de gestión 16.2.4. Modelos de optimización 16.2.5. Sumario y conclusiones 16.3. Fórmulas para satisfacer la calidad del agua 16.4. Métodos de resolución y aplicaciones para los objetivos de calidad del agua 16.4.1. Aproximación de programación matemática 16.4.2. Aproximación del recocido simulado 16.4.3. Desarrollo de la función de coste 16.4.4. Ejemplo de aplicación 16.4.5. Ventajas y desventajas de los dos métodos 16.5. Control optimizado de la desinfección auxiliar 16.5.1. Escenario 1: superposición lineal 16.5.2. Escenario 2: modelos dinámicos de calidad de agua de red en un contexto de planificación 16.5.3. Control optimizado de las dosificaciones de la estación de inyección como un problema de programación lineal 16.5.4. Localización y calendario óptimo de las dosis de inyección en las estaciones auxiliares como un problema de programación lineal mixta-integrada 16.5.5. Localización óptima de estaciones de inyección como problema de conjunto de máxima cobertura 16.5.6. Solución de los modelos de optimización 16.5.7. Software disponible 16.5.8. Resumen Referencias 17. Mantenimiento, rehabilitación y sustitución 17.1. Introducción 17.1.1. Problemas de mantenimiento y rehabilitación 17.1.2. Visión previa del capítulo 17.2. Agua no contabilizada 17.2.1. Indicadores del agua no contabilizada 17.2.2. Comprensión de las causas del agua no contabilizada 17.2.3. Componentes del agua no contabilizada 17.2.4. Resumen 17.3. Roturas de tubería 17.3.1. Corrosión 17.3.2. Cargas externas 17.3.2. Mal perforado de tuberías para la instalación de grifos 17.3.4. Roturas relacionadas con la presión 17.3.5. Reparación frente a reemplazo 17.4. Capacidad de transporte hidráulico 17.4.1. Diagnóstico de los problemas de presión 17.4.2. Corrección de los problemas de presión 17.4.3. Tecnología de rehabilitación de tuberías 17.4.4. Evaluación de la rehabilitación de una tubería 17.5. Información sobre mantenimiento del sistema 17.5.1. Mapas del sistema 17.5.2. Bases de datos del sistema 17.5.3. Sistemas de información geográfica (SIG) 17.5.4. Gestión del mantenimiento del sistema 17.5.5. Sistemas SCADA Referencias 18. El análisis de fiabilidad en el diseño 18.1. Modos de fallo de los sistemas de distribución de agua 18.1.1. Necesidad y justificación 18.1.2. Definiciones de las reparaciones del sistema de distribución 18.1.3. Modos de rotura 18.1.4. Fiabilidad: índices y aproximaciones 18.2. Aspectos prácticos del suministro de fiabilidad 18.2.1. Mejora de la fiabilidad de los sistemas de distribución de agua 18.2.2. Análisis del efecto de las válvulas sobre la fiabilidad del sistema 18.3. Análisis de fiabilidad de los componentes 18.3.1. Densidad de fallo, tasa de fallo, y tiempo medio hasta el fallo 18.3.2. Disponibilidad e indisponibilidad 18.4. Revisión de modelos para fiabilidad de los sistemas de distribución de agua 18.4.1. Fiabilidad ante un fallo del sistema 18.4.2. Modos de fallo 18.4.3. Aproximaciones a la evaluación de la fiabilidad 18.4.4. Modelos y técnicas para evaluación de la fiabilidad en redes de abastecimiento 18.4.5. Revisión de las medidas de fiabilidad 18.4.6. Observaciones 18.5. Medida de la importancia del enlace Referencias.