Cálculo de depósitos de agua

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Maqueta del Depósito de aguas de El Cristo, Oviedo - Museo virtual del CEDEX
Maqueta del Depósito de aguas de El Cristo, Oviedo - Museo virtual del CEDEX

El cálculo de depósitos de agua consiste en determinar sus elementos estructurales (solera, paredes perimetrales y cubierta, fundamentalmente) atendiendo a su estabilidad y a una optimización de su costo.

El dato básico para el cálculo de un depósito es el volumen. Una vez fijado, tendremos que elegir la tipología de depósito más económica.

Las posibles soluciones son los depósitos rectangulares y cilíndricos de hormigón armado, depósitos cilíndricos de hormigón pretensado y proyectado y depósitos prefabricados  (rectangulares o cilíndricos).

Estos depósitos pueden ser superficiales, enterrados o semienterrados y elevados.

Depósitos superficiales son aquellos se apoyan directamente sobre el terreno. Pueden consistir en tanques de regulación, cárcamos de bombeo, plantas de tratamiento y plantas potabilizadoras. Su instalación, mantenimiento y operación son más sencillos que el caso de los depósitos enterrados.

Los depósitos enterrados o semienterrados obedecen a razones de topografía o de costes de excavación

Geometría de los depósitos de agua

Los tanques de agua pueden presentar en planta una geometría rectangular, circular o poligonal. Además, algunos depósitos, debido a la naturaleza del líquido que almacenan, necesitan estar cubiertos.

La configuración teórica más conveniente para un depósito de agua u otro líquido es aquella con la que, fijados el volumen y la altura, se obtiene un perímetro mínimo. Esta configuración implica una geometría cilíndrica pero pueden existir otras razones que obliguen a una planta rectangular (por ejemplo, en un gran depósito superficial, si no fuese posible construir cubiertas de domo con grandes claros, la geometría más recomendable sería la rectangular).

Acciones a considerar en el cálculo de depósitos de agua de hormigón

En general, las acciones básicas a considerar para el cálculo de la pared y solera de un depósito de agua de hormigón son las siguientes:

  • Empuje hidrostático y subpresión: acciónes permanentes que actúan sobre el lado interior del muro y sobre la solera, respectivamente.
  • Empuje de tierras: acción permanente que actúa exclusivamente sobre el lado exterior de la pared.
  • Pretensado horizontal (en depósitos de hormigón pretensado): acción de pretensado que comprime circunferencialmente la pared, compensando parcial o totalmente las tracciones originadas por el empuje hidrostático y las debidas a otras solicitaciones (gradiente térmico, retracción…). Se materializa con armaduras postesas ancladas en los contrafuertes. Por su complejidad, el control de ejecución de los depósitos de hormigón pretensado debe ser intenso.
  • Acción térmica, sismo, viento y efectos diferidos (retracción, fluencia y relajación): en general no se calculan, y son tenidas en cuenta aumentando las cuantías geométricas de las armaduras, o bien, incrementando la fuerza de pretensado.

 

Predimensionamiento de la estructura perimetral de un gran depósito de agua

Predimensionamiento de la estructura perimetral de un gran depósito de agua es un artículo de la Revista de Obras Públicas (1983) que ofrece ábacos de aplicación inmediata al predimensionamiento de este tipo de estructuras.

Diseño y cálculo de tanques de almacenamiento

Los tanques de almacenamiento son empleados como depósitos para contener una reserva de algún producto para su uso posterior. Los tanques de pueden ser cilíndricos horizontales y cilíndricos verticales de fondo plano. Los tanques cilíndricos horizontales se usan, generalmente, para volúmenes pequeños de almacenaje. Los tanques cilíndricos verticales de fondo plano permiten el almacenamiento de grandes volúmenes con un bajo coste, aunque sólo se pueden emplear a la presión atmosférica o a presiones internas pequeñas. Diseño y cálculo de tanques de almacenamiento

Hoja de cálculo para el diseño de un reservorio circular de 200 m³, con planos

Análisis de Depósitos Cilíndricos Superficiales pretensados circunferencialmente

Método unificado para el cálculo de los depósitos cilíndricos superficiales de hormigón pretensado, concebido a partir de un modelo físico que discretiza la pared en anillos horizontales y ménsulas verticales al que se aplica el principio de descomposición de la carga exterior y la compatibilidad del corrimiento radial de ambos sistemas, para la obtención de las leyes de variación de la Presión Anular y el Momento Flector producidos por el empuje del líquido. Durante la modelación analítica del pretensado circunferencial se toma el diagrama de Presión Anular, generalmente no lineal, y se determina la cantidad y ubicación de las unidades de refuerzo pretensado, a través de la transformación de su función “real” en un diagrama bilineal equivalente que sustituye los procesos de integración. 
Análisis de Depósitos Cilíndricos Superficiales pretensados circunferencialmente | Artículo de la Revista de Obras Públicas (1999)

Manual de Diseño y Construcción de Estructuras de Concreto para contener Líquidos

Recomendaciones aplicables al análisis y diseño estructural y a la construcción de depósitos de concreto reforzado para el almacenamiento de agua potable, agua tratada o algún otro fluido. Las estructuras que cubren este Manual son: los depósitos para agua potable, las plantas potabilizadoras y las plantas para el tratamiento de aguas residuales. Se resuelven paso a paso ejemplos numéricos de un depósito circular, de un depósito rectangular y del análisis sísmico de un depósito rectangular. civilgeeks.com

 

El desastre del Tercer Depósito, cien años después

Tercer depósito del Canal de Isabel II en Madrid: vista del muro divisorio y de la cubierta del cuarto compartimento, antes del derrumbe – cehopu.cedex.es

Al comenzar el siglo XX el hormigón armado estaba empezando a difundirse en España. Tras algunos años utilizándose en proyectos menores, parecía que había llegado su consolidación con la cubierta del Tercer Depósito del Canal de Isabel II en Madrid, importante obra con la que se pretendía acabar con los problemas de abastecimiento de agua de la capital. Sin embargo, parte de esta cubierta se hundió el ocho de abril de 1905, mientras se estaba construyendo. Muchas personas murieron en el desastre, que tuvo una gran repercusión en la convulsa sociedad española de la época. En el ámbito técnico su impacto no fue menor, pues dio lugar a que se cuestionara, tanto dentro como fuera de España, la validez del hormigón armado como material de construcción.
El desastre del Tercer Depósito, cien años después | Artículo de la Revista de Obras Públicas (2005)

Más info:

Estado del conocimiento sobre el cálculo de depósitos de agua – Estas estructuras tienen la importante misión de abastecer de agua potable a las poblaciones.

Elección óptima del tipo de depósito de agua – Presentación de las varias opciones para escoger el depósito de agua más adecuado a nuestras necesidades.

Mediciones de cubiertas de depósitos de agua circulares construidas en hormigón armado.  Sencilla calculadora que nos permite calcular de forma aproximada las mediciones de un casquete esférico de sección uniforme de hormigón armado para un deposito circular de agua.

DEPOSITOS Y SILOS PASO A PASO: CALCULO POR ORDENADOR (INCLUYE CD-ROM)
GARCIA, JOSE JAVIER

Depósitos cilindricos sobre el terreno. Grandes depósitos rectangulares. Depósitos elevados tronco cónicos. Depósitos Intze, bóvedad y paredes. Depósitos hiperboloides de revolución. Silos economicos sobre el terreno. Silos elevados provistos de tolva. Multisilos para materiales granulares.
DEPOSITOS Y SILOS PASO A PASO: CALCULO POR ORDENADOR (INCLUYE CD- ROM) | GARCIA, JOSE JAVIER

 

NORMATIVA PARA DEPOSITOS DE GASOLEO (MI-IP-03 AÑO 99)
S.L. EDICIONES CEYSA. CANO PINA

R.D. 1523/1999, de 1 de octubre, que modifica el R.D. 1427/1997 Instalaciones Petrolíferas para Uso Propio MI-IP-03. Contiene además, un resumen de las normas UNE de instalación de depósitos, así como la correspondiente a las pruebas de instalaciones. Disponible en versión digital.
NORMATIVA PARA DEPOSITOS DE GASOLEO (MI-IP-03 AÑO 99) | S.L. EDICIONES CEYSA. CANO PINA

 

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