PARTE 1 ESTADO DEL ARTE
RESERVORIO TIPO FUSTE
1.1 DEFINICIÓN
Son sistemas estructurales de almacenamiento y regulacion de liquidos; forman parte fundamental en una red de abastecimiento comprendida complementariamente por otros
sistemas, como las redes de impulsion y las redes de distribucion.
Para su construccion precisan fundamentalmente la aplicacion de la Ingenieria Civil, complementada por la Ingenieria Hidraulica.
Los reservorios se clasifican entre si por una amplia gana de factores, dependiendo de los liquidos y su aplicacion, la capacidad, la ubicacion y el tipo de materiales para su
construccion.
Nuestro diseno esta dirigido a determinar el reservorio adecuado para la dotacion de agua potable a una poblacion rural-urbana, ubicada en el distrito de Pachacutec, en la ciudad de Ica, Peru. Nuestra evaluacion se concentrara en los modelos existentes, definiendo finalmente el tipo de reservorio para nuestro diseno.
1.2 CLASIFICACIÓN
A. Tipo de Funcionamiento
• Tanque de Agua
Los tanques de agua funcionan mediante un sistema de niveles de arranque y parada, es decir que cuando el nivel de agua llega al nivel maximo, el sistema de bombeo se detiene, y cuando llega al nivel minimo se activa, normalmente cuando hay poco consumo (como en la noche) se llenan, y cuando el consumo es maximo (como, por ejemplo, a la hora de cocinar) se vacian.
• Reservorio
Los reservorios de agua, al igual que los tanques elevados son fundamentales en una red de abastecimiento de agua potable. Difieren en el funcionamiento de un tanque de agua en que el caudal de ingreso es constante durante casi todo el tiempo, es decir el nivel de agua en un reservorio siempre sera el maximo. Para ello, la captacion en la mayoria de casos es un pozo tubular del cual se obtiene caudal de bombeo constante de acuerdo a un estudio hidrogeologico y al analisis de la demanda de la poblacion.
B. Tipo de Uso
• Público
Son de uso publico cuando estan localizados de forma tal en la ciudad que pueden abastecer a un amplio sector de esta.
• Privado
Son de uso privado cuando se encuentran al interior de las viviendas, o en el terreno de un edificio de apartamentos, y sirven exclusivamente a los moradores de este.
C. Tipo de Ubicación
• Enterrados o Subterráneos
Normalmente denominados cisternas, es un tipo de estructura de almacenamiento que no está ligada directamente con el sistema de distribución de una red de agua, en casi la totalidad de casos es un almacenamiento primario el cual deriva a otra estructura de regulación.
• Apoyados
Se usan cuando la presión del sistema puede ser obtenida de la topografía de la zona de servicio y no de la estructura de almacenamiento en sí.
• Elevados
Se usan cuando la presión del sistema puede ser obtenida de la topografía de la zona de servicio y no de la estructura de almacenamiento en sí.
D. Tipo de Material
• Concreto Armado
Se utilizan cuando es requerida una estructura rígida ante eventos sísmicos o de viento.
• Acero
Se utiliza el acero como material en reservorios pre-fabricados de poco volumen de almacenamiento y en zonas donde sea aceptable su aplicación.
1.3 NORMATIVIDAD PARA EL DISEÑO
Cuando se analizan reservorios, debe pensarse que se tiene un sistema compuesto por mínimo dos materiales (el líquido contenido, que normalmente es agua y la estructura contenedora) y que por tanto estos elementos tienen diferentes características y comportamientos que definitivamente aportan sus materias cuantificadas y propiedades cuando se ejecutan la concepción, el análisis y diseño por un Ingeniero Civil, las cuales muchas veces son omitidas por falta de conocimiento, lo que conlleva a errores y problemas posteriores.
Cuando se ejecuta el análisis, estas estructuras deberán ser evaluadas o sometidas a por lo menos 3 estados de carga, a saber las cargas gravitacionales (CM y CV), la carga hidrostática
(CF) y la carga de sismo (CS), obviamente existen otro estados de carga como la carga de viento (CW) que no serán tratados en este estudio, pero que si deben ser consideradas en el análisis y diseño.
Como se puede intuir y bajo criterio del diseñador, las cargas gravitacionales serán aportes debido al peso propio de la estructura, al peso del líquido contenido y sobrecargas reglamentarias aplicadas. Asimismo y cuando el reservorio está parcial o completamente lleno de líquido (agua), este liquido estancado ejerce presiones hidrostáticas sobre las paredes del tanque contenedor las cuales pueden ser calculadas como una función proporcional con la profundidad y con el peso específico del líquido contenido (agua).
En cuanto a la evaluación de cargas de Sismo, y esto es lo más importante, debe entenderse que nuestra Norma Sismorresistente E.030 (NTE.30), no dispone o no se contempla una reglamentación para ejecutar el análisis sísmico de los reservorios y que por tanto debemos recurrir a otros códigos internacionales donde si se otorgan la reglamentación correspondiente.
El código americano ACI 350 Seismic Design of Liquid.Containing Concrete Structures (ACI 350.3-01) and Commentary (350.3R-01) son los que gobiernan y otorgan los parámetros y modelos dinámicos para un correcto análisis sísmico, que se otra forma no se podría ejecutar.
Nuestro objetivo es usar nuestro criterio para poder compatibilizar los Códigos Extranjeros con los parámetros NTE.030 peruanos de tal manera que se pueda obtener un correcto estudio sísmico para Reservorios, utilizando modelos dinámicos establecidos en el código ACI 350 y sus comentarios.
1.4 ANÁLISIS SÍSMICO
A. - Análisis Hidrodinámico
La figura 1 representa el comportamiento dinámico del conjunto líquido–estructura durante una perturbación sísmica, si observamos bien, podemos distinguir que el total de la masa del agua contenida en el tanque, sea este apoyado o elevado, una parte de la masa de agua queda impregnada rígidamente en las paredes del reservorio y además que esta se encuentra confinada y se ubica en la parte inferior contados a partir del piso del tanque. A esta masa se le conoce como masa fija o impulsiva.
Asimismo el complemento de la masa impulsiva que se ubica ciertamente sobre esa, al no encontrarse confinada (ya que tiene libertad por un borde libre) oscila durante la perturbación sísmica generándose en ella un oleaje. A esta masa complementaria se le conoce como masa
móvil o convectiva.
Es fácil observar que la cantidad de la masa impulsiva es mayor que la masa convectiva. Para tener en cuenta los efectos hidrodinámicos se utiliza el Sistema Mecánico Equivalente de Housner (1963), que se muestra en la figura 2, en la cual se aprecia la existencia de la masa fija
o impulsiva (mi) que se adhiere rígidamente a las paredes interiores del tanque (sea reservorio apoyado o elevado) y que dicha masa al estar totalmente confinada, deberá unirse a las paredes del tanque a través de resortes cuya rigidez es infinita.
…Continúa…
Trabajo Grupal – Diplomado UPC
Fuente: http://gennervillarrealcastro.blogspot.com
