Trabajo Escalonado #03
Trabajo Escalonado #03
Trabajo Escalonado #03
2017
UNIVERSIDAD NACIONAL DE
CAJAMARCA
I. INTRODUCCION:
II. CAPACIDADES:
Disear la Lnea de Conduccin, estableciendo para ello los diferentes
dimetros de tubera.
Disear el Sistema de Impulsin dentro de la Lnea de Conduccin.
Disear el Sistema de Almacenamiento Reservorio, para distintos lapsos
de tiempo Continuo y Discontinuo.
Disear la Lnea de Aduccin.
Disear la Red de Distribucin de Agua de la Ciudad planteada en la
primera parte del Trabajo Escalonado.(cuidad ficticia)
III. ALCANCES:
Para este informe tenemos como datos el perfil del terreno por donde
pasara la lnea de conduccin.
Tambin contaremos con el plano de la cuidad ficticia presentado en el
primer trabajo escalonado.
Adems se tiene los caudales calculados en el primer trabajo escalonado
como se muestra:
Caudal medio: Q.m = 17.19 l/seg.
Caudal mximo diario: Q.mx d = 22.35 l/seg.
Caudal mximo horario: Q.mx h = 30.94 l/seg.
Poblacin de diseo: PD = 15238 Hab.
IV. JUSTIFICACION:
Desde el punto de vista Social, se justifica puesto que para que la vida en toda
ciudad o comunidad se desarrolle en forma normal, es necesario que sta pueda
satisfacer sus necesidades indispensables; dentro de estas est el abastecer con el
lquido elemento, diseando y construyendo la infraestructura adecuada buscando
un desarrollo sustentable para la poblacin beneficiaria.
LNEA DE CONDUCCIN
Una lnea de conduccin debe seguir en lo posible el perfil del terreno y debe
ubicarse de manera que pueda inspeccionarse fcilmente, esta puede disearse para
trabajar por gravedad o bombeo.
a) Gastos de diseo:
Normalmente se disea para conducir el volumen de agua requerido en un
da de mximo consumo es decir se disea con el caudal mximo diario Qmax.d.
Las variaciones horarias en ese da sern absorbidas por el tanque de regulacin o
reservorio.
Es importante resaltar que para las lneas de conduccin por bombeo
deben disearse para que operen las 24 horas del da. De otra manera, deben
ajustarse los gastos de diseo para satisfacer las necesidades requeridas (aumentar el
gasto de conduccin y por lo tanto el dimetro de la tubera)
b) Presiones de diseo:
Las lneas de conduccin son conductos que siguen la topografa del
terreno y trabajan a presin.
c) Tuberas:
Las tuberas que comnmente se utilizan para la construccin de lneas de
conduccin son de acero, fierro galvanizado, fierro fundido, asbesto-cemento, PVC,
polietileno de alta densidad y cobre.
1. Tubera de acero.
Los dimetros ms comerciales de estas tuberas varan a cada 2 desde
4 hasta 24, y a cada 6 entre 30 y 72.
4. Tubera de concreto.
Comnmente fabricada para proyectos especficos, asi que dimetros
especiales son relativamente fciles de obtener. Disponibles en tamaos hasta de
72 (2m).
Tubera destinada a servir lneas de alta presin, se elabora con alma de
acero para resistir tensin. El refuerzo de acero se omite en la fabricacin de
tubera de baja presin. Tubera de fabricada para resistir presiones estticas de
hasta 400psi (2700KN/m2)
REDUCTORES DE PRESION:
Cmara Rompe Presin:
La cmara de rotura de carga requiere vlvulas hidrulicas diferentes;
por una parte, al volumen que sirve para la disipacin de la energa y por otra
parte, a la altura mnima de carga sobre la tubera de evacuacin que es
necesaria evitar la formacin de remolinos.
d) Diseo hidrulico:
El diseo hidrulico es el ms importante, pues en base a este se calculan
los dimetros y presiones que tendr la lnea de conduccin y en base a estos se
selecciona la tubera que llevara la lnea de conduccin. No se debe olvidar que
antes de iniciar el diseo hidrulico ya se deben de tener calculados los gastos
requeridos para el suministro ptimo de agua.
1. Vlvulas:
o De limpieza (purga).
2. Tubera:
o Material: PVC
3. Clculo Hidrulico:
10.7 LQ1.85
hf =
C1.85 D4.87
Dnde:
C = 140 (PVC)
o Velocidad permisible (tubera PVC): 0.6 m/ s <V <5.0 m/s
5. Potencia de la bomba:
Q H D
P=
75 n
Dnde:
o Q : Caudal de Bombeo
o H D : Altura Dinmica
ALMACENAMIENTO
2. Tipos de reservorios:
Estos se clasifican de acuerdo a:
a) Por su ubicacin hidrulica:
Reservorios de cabecera; que son alimentados desde la captacin o planta
de tratamiento (por gravedad o bombeo) y luego abastece a las redes de
distribucin.
d) Por su Forma:
Cilndricos. Rectangulares
Cnicos.
Mixtos (INTZE).
del incendio entre 2 y 4 horas, para caudales de incendio que tienen funcin
directa de la poblacin de diseo.
Q=0.5 P( Lts/seg )
Dnde:
P es la poblacin en miles.
Al igual que el caudal, el tiempo est en funcin de la poblacin:
d) Volumen total:
Dnde:
b) Clculo grfico:
V(Cientos de m3) k
<3 2.0
4 -6 1.8
7 -9 1.5
10 -13 1.3
14 -16 1.0
>17 0.7
1. COMPONENTES.
El sistema de distribucin est compuesto de dos partes: La lnea de
aduccin y la red de distribucin, ambas son secunciales y tienen
consideraciones de diseo similares.
A) LNEA DE ADUCCIN.
Esta se inicia en el reservorio y se dirige hacia la cuidad, donde se
suministrar el agua.
Por lo general las tuberas de aduccin son cortas, y por lo tanto las prdidas
de carga locales deben ser calculadas, si fueran necesarias.
Dicha lnea debe cumplir con las siguientes consideraciones:
No permite conexin domiciliaria alguna.
Condiciones de diseo similares a la lnea de conduccin por gravedad.
Caudal de diseo, el Qmax horario o Qmax diario +Qci, se selecciona el mayor.
La presin en el punto final de la aduccin debe de ser como mnimo 15
m.c.a, teniendo como posibilidad excepcional a 10 m.c.a.
Debe calcularse la sobre presin por efecto del fenmeno del golpe de ariete.
Golpe De Ariete
1. Caudal:
Q diseo = Qm *K2 Qm* K3 (Depende de la densidad poblacional
de la localidad a abastecer)
2. Velocidad:
Se debe tener en cuenta el rango de velocidades: 0.6 2.0 m/seg
(para evitar mayor sobre presin por el golpe de ariete)
3. Dimetro:
4. Prdidas de Carga:
Por lo general, por friccin debe calcularse por la ecuacin general
(DARCY), si es tubera corta, sino aplique Hazen- Williams.
MICHAUD..s/p = 2 * L * V / g * T
ALLIEVI..s/p = a * V / g.
B) RED DE DISTRIBUCIN
Es una unidad del sistema, que conduce el agua a los lugares de consumo
(usuarios). Est constituida por un conjunto de tuberas y piezas especiales,
dispuestas convenientemente a fin de garantizar, el abastecimiento a la localidad
beneficiada.
Conductos principales.
Conductos secundarios.
4. Accesorios:
Vlvulas:
Hidrantes:
5. CONSIDERACIONES DE DISEO
2. Si en algn punto de la red se requiere mucha agua, tal como ocurre por
ejemplo en una industria, debe tenerse en cuenta por separado este gasto y
considerar especialmente en el clculo de la red.
4. En todos los puntos de la red las presiones deben ser tales que en los
momentos de mximo consumo satisfagan adems para un perodo regular de
incendio, sin necesidad de sistemas de bombeo.
Tuberas Troncales
Tuberas De Servicio
TUBERIA DE CONDUCCION
1. CONSIDERACIONES DE DISEO:
Si se sabe que:
L L
2000 ( TUBERIA LARGA ) ; < 2000 ( TUBERIA CORTA )
D D
Tubera Corta: Hay que calcular todas las prdidas de carga (locales y por
friccin).
Q diseo=Q max . d
D max : D min:
D max .=
4Q
V min.
D min.=
4Q
V min .
3
40.02235 m /s 40.02235 m 3 /s
D max .= D min.=
0.6 m/s 5 m/s
D max .=0.218 m 8.57 D min.=0.0754 m 2.97
Nota: Los dimetros con los que se trabaja son los dimetros comerciales.
Dimetros comerciales disponibles: 4", 6", 8"
Q 4Q
V= =
A D 2
hf 10.7Q1.85
=S = 1.85 4.87 .. Ec . Hazem Williams
L f C D
Dnde:
Sf : Gradiente Hidrulico.
Q: caudal de diseo.
C: coeficiente para PVC.
D: Dimetro de la tubera.
Cuadro N 01
Dimetros
S S (%)
(m) (Pulg)
4. LINEA DE CONDUCCION:
Caractersticas de la tubera:
Dimetro Longitud
4" 1703.798 m.
6" 566.168 m.
Longitud Total 2269.966 m.
24
QB Qm
N HB
Qmax.d= k1 * Qm.
k1 = 1.3
24
QB Qmaxd
Dnde: N HB
N HB = 24 horas diarias.
/s24
QB =0.02235 m
24
QB =0.02235 m /s
D max : D min:
D max .=
4Q B
V min.
D min.=
4QB
V min .
3
40.02235 m /s 40.02235 m 3 /s
D max .= D min.=
0.6 m/s 2 m/s
D max .=0.218 m 8.57 D min.=0.119 m 4.70
Nota: Los dimetros con los que se trabaja son los dimetros comerciales.
Dimetros comerciales disponibles: 4", 6", 8"
Para N = 24, el K estar dentro de los rangos de 0.9 a 1.4; en este caso
adoptaremos un valor de K = 1.1.
N HB
=
24
Dnde:
N HB: es el nmero de horas a bombear, en este caso es 24 horas.
Por lo que:
24
= =1
24
Reemplazando datos en la formula anterior tenemos:
1
4
D = K Q 1
2
B
1 1
ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO D = 1 .11 4 ( 0 . 02235) 2
Pgina 33
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
D =0 . 164 m
Di=6.47 8
QB
V=
A
0.02235 m3 /s
V=
(80.0254 )2
4
V =0.689 m/ s .ok
QB
V=
A
3
0.02235 m /s
V= 2
(100.0254)
4
V =0.44 m/ s
m m
V =0.44 < 0.90 .ok
s s
5.5. Dimensionamiento:
h = 0.5 Ds
h = 0.5 * 100.0254
h = 2.5 Ds + 0.10
h = 0.735 m. 0.75 m
h = V / (2g) + h'
m
(
h=(0.44 m/ s)2 / 29.81
s)
2
+0.20 m
h=0.21m 0.25 m.
bl = 0.30 m
Vcr. = QB x Tr
Vcr. = 4.023 m3
5.7. Predimensionamiento:
hh
aa
H =h + h'
H =0.25 m. + 0.75 m.
H = 1.00 m.
Despejando a tenemos:
a=
V . agua
H
3
4.023m
a=
1.00 m
a=2.00 m.
B 22
B
hs=0.80
hs=0.80
Patm.
Patm.
1
1
0.25
0.25
Pcsuccin
Pcsuccin
Altura de
Altitud m.s.n.m. succin (m)
1500 3.80
2000 3.60
2500 3.40
3000 3.30
3500 3.15
4000 3.00
P1 V 12 P2 V 22
+ + Z1 = + + Z2 + P c 1-2
2g 2g
P2 Pv
= NPSHDISP +
P at - Pv V 2 2
NPSHDISP = - - h succin - Pc 1-2
2g
Para que no se produzca cavitacin el NPSH disponible debe ser mayor que el
NPSH requerido dado por el fabricante.
Vs = 0.44 m/s.
L = h+ hs + 0.70 = 0.25 + 0.80 + 0.70 =1.75 m.
D = 10= 0.254 m.
PVC = 0.0015 mm (clase 5).
/ D =0.000006.
Re = 111241.33.
f = 0.0164 (Obtenido del diagrama de Moody)
LV 2
hf =f
D2 g
2
0.01641.75(0.44 m/ s)
hf =
0.254 m29.81
hf =0.001 m
2
V
h L= Ki
2g
12.8(0.44 m/s)2
h L=
29.81
h L=0.127 m.
Pc.succ. = hf + hL
Pc.succ. = 0.128 m.
V = 0.69 m/s.
L = 233.9 m.
D = 8
Vs = 0.69 m/s.
L =233.9 m.
D = 8= 0.2032 m.
PVC = 0.0015 mm (clase 5).
/ D =0.000007.
Re = 139051.66
f = 0.016 (Obtenido del diagrama de Moody)
LV 2
hf =f
D2 g
0.016233.88(0.69 m/s)2
hf =
0.2032 m29.81
hf =0.446 m
1 vlvula check: k = 8
1 vlvula de compuerta: k = 0.17
1 salida: k = 1
Kt = 9.17
2
V
h L= Ki
2g
9.17(0.69 m/s)2
h L=
29.81
h L=0.222m .
Pc. imp. = hf + hL
Pc.imp. = 0.668 m.
5.13.Potencia de la Bomba:
x Hg x Q B
Pot =
76 n
100042.64 m0.02235 m3 / s
Pot=
760.70
Pot=17.914 HP 20 HP
760.7020
H D=
10000.02235 m3 /s
H D =47.61m .
Mtodo prctico:
Dnde:
Altura = 41.05 m.
Longitud = 233.9 m.
Dimetro = 8 (0.2032 m)
Velocidad = 0.69 m/s.
e (tub. PVC) = 5.3 mm (Dado por el fabricante)
Pc imp. = 0.668 m.
K (PVC) = 40
9900
a=
48.3+
400.2032
0.0053
a=248.91m/ s
K = 2 (L < 500m).
Hm = HD = 47.61
Longitud = 233.9 m.
Velocidad = 0.69 m/s
2233.90.69
T =1+
9.8147.61
T =1.69 s .
aT
Lt =
2
248.911.69
Lt =
2
Lt=210.3m<233.9 m
aV
S / P= (Ecuacin de Allievi)
g
248.910.69 m/s
S / P=
9.81
S / P=17.48 m .c . a
24
QB Qm
N HB
Qmax.d= k1 * Qm.
k1 = 1.3
24
QB Qmaxd
Dnde: N HB
N HB = 24 horas diarias.
/s24
QB =0.02235 m
24
QB =0.02235 m /s
D max : D min:
D max .=
4Q B
V min.
D min.=
4QB
V min .
3
40.02235 m /s 40.02235 m 3 /s
D max .= D min.=
0.6 m/s 2 m/s
D max .=0.218 m 8.57 D min.=0.119 m 4.70
Nota: Los dimetros con los que se trabaja son los dimetros comerciales.
Para N = 24, el K estar dentro de los rangos de 0.9 a 1.4; en este caso
adoptaremos un valor de K = 1.1.
N HB
=
24
Dnde:
N HB: es el nmero de horas a bombear, en este caso es 24 horas.
Por lo que:
24
ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO = =1 Pgina 43
24
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
1
4
D = K Q 1
2
B
1 1
4 2
D = 1 .11 ( 0 . 02235)
D =0 . 164 m
Di=6.47 8
QB
V=
A
0.02235 m3 /s
V=
(80.0254 )2
4
V =0.689 m/ s .ok
QB
V=
A
0.02235 m3 /s
V=
(100.0254)2
4
V =0.44 m/ s
m m
V =0.44 < 0.90 .ok
s s
6.5. Dimensionamiento:
h = 0.5 Ds
h = 0.5 * 100.0254
h = 2.5 Ds + 0.10
h = 0.735 m. 0.75 m
h = V / (2g) + h'
m
(
h=(0.44 m/ s)2 / 29.81
)
s2
+0.20 m
h=0.21m 0.25 m.
bl = 0.30 m
Vcr. = QB x Tr
Vcr. = 4.023 m3
6.7. Predimensionamiento:
hh
aa aa
Considerando la base como un cuadrado, entonces tenemos que el volumen es:
V.agua =H x a
H =h + h'
H =0.25 m. + 0.75 m.
H = 1.00 m.
Despejando a tenemos:
a=
V . agua
H
a=
4.023m3
1.00 m
a=2.00 m.
0.70
0.70
B 22
B
hs=0.80
hs=0.80
Patm.
Patm.
1
1
0.25
0.25
Pcsuccin
Pcsuccin
Altura de
Altitud m.s.n.m. succin (m)
1500 3.80
2000 3.60
2500 3.40
3000 3.30
3500 3.15
4000 3.00
P1 V 12 P2 V 22
+ + Z1 = + + Z2 + P c 1-2
2g 2g
P2 Pv
= NPSHDISP +
P at - Pv V 2 2
NPSHDISP = - - h succin - Pc 1-2
2g
Para que no se produzca cavitacin el NPSH disponible debe ser mayor que el
NPSH requerido dado por el fabricante.
Vs = 0.44 m/s.
L = h+ hs + 0.70 = 0.25 + 0.80 + 0.70 =1.75 m.
D = 10= 0.254 m.
PVC = 0.0015 mm (clase 5).
/ D =0.000006.
Re = 111241.33.
f = 0.0164 (Obtenido del diagrama de Moody)
LV 2
hf =f
D2 g
2
0.01641.75(0.44 m/ s)
hf =
0.254 m29.81
hf =0.001 m
12.8(0.44 m/s)2
h L=
29.81
h L=0.127 m.
Pc.succ. = hf + hL
Pc.succ. = 0.128 m.
V = 0.69 m/s.
L = 280.9 m.
D = 8
Vs = 0.69 m/s.
L =280.92 m.
D = 8= 0.2032 m.
PVC = 0.0015 mm (clase 5).
/ D =0.000007.
Re = 139051.66
f = 0.016 (Obtenido del diagrama de Moody)
0.016280.92(0.69 m/s)2
hf =
0.2032 m29.81
hf =0.535 m
1 vlvula check: k = 8
1 vlvula de compuerta: k = 0.17
1 salida: k = 1
Kt = 9.17
2
V
h L= Ki
2g
9.17(0.69 m/s)2
h L=
29.81
h L=0.222m .
Pc. imp. = hf + hL
Pc.imp. = 0.757 m.
6.13.Potencia de la Bomba:
x Hg x Q B
Pot =
76 n
3
100050.03m0.02235 m / s
Pot=
760.70
Pot=21.018 HP 25 HP
760.7025
H D=
10000.02235 m3 /s
ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO Pgina 50
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
H D =59.52 m.
Mtodo prctico:
9900
a=
Dnde:
48 . 3 + K
D
e
Altura = 48.34 m.
Longitud = 280.9 m.
Dimetro = 8 (0.2032 m)
Velocidad = 0.69 m/s.
e (tub. PVC) = 5.3 mm (Dado por el fabricante)
Pc imp. = 0.757 m.
K (PVC) = 40
9900
a=
48.3+
400.2032
0.0053
a=248.91m/ s
2280.90.69
T =1+
9.8159.52
T =1.66 s .
aT
Lt =
2
248.911.66
Lt =
2
Lt=206.6 m<280.92 m
aV
S / P= (Ecuacin de Allievi)
g
248.910.69 m/s
S / P=
9.81
S / P=17.48 m .c . a
ALMACENAMIENTO
Variaciones Horarias
Horas de funcionamiento : 12 Tipo: Continuo
Caudal medio (L/s) : 17.19 Qm = 1485.216 m/da
CONSUMO APORTE CONSUMO APORTE
HORAS EXCESO DEFECTO
% m % m ACUMULADO ACUMULADA
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200 CONSUMO
0 ACUMULADO
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
HORAS
Variaciones Horarias
Horas de funcionamiento : 12 Tipo: Discontinuo
Caudal medio (L/s) : 17.19 Qm = 1485.216 m/da
2000
1800
CONSUMO Y APORTE
1600
1400
1200
1000
800
600
400 CONSUMO
ACUMULADO
APORTE
200 ACUMULADA
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
HORAS
Variaciones Horarias
Horas de funcionamiento : 14 Tipo: Continuo
Caudal medio (L/s) : 17.19 Qm = 1485.216 m/da
2000
1800
CONSUMO Y APORTE
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
HORAS
Variaciones Horarias
Horas de funcionamiento : 14 Tipo: Discontinuo
Caudal medio (L/s) : 17.19 Qm = 1485.216 m/da
2000
1800
CONSUMO Y APORTE
1600
1400
1200
1000
800
600
400 CONSUMO
ACUMULADO
APORTE
200 ACUMULADA
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
HORAS
Variaciones Horarias
Horas de funcionamiento : 16 Tipo: Continuo
Caudal medio (L/s) : 17.19 Qm = 1485.216 m/da
2000
1800
CONSUMO Y APORTE
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
CONSUMO
0 ACUMULADO
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
HORAS
Variaciones Horarias
Horas de funcionamiento : 16 Tipo: Discontinuo
Caudal medio (L/s) : 17.19 Qm = 1485.216 m/da
2000
1800
CONSUMO Y APORTE
1600
1400
1200
1000
800
600
400 CONSUMO
ACUMULADO
APORTE
200 ACUMULADA
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
HORAS
Variaciones Horarias
Horas de funcionamiento : 18 Tipo: Continuo
Caudal medio (L/s) : 17.19 Qm = 1485.216 m/da
CONSUMO APORTE APORTE
CONSUMO
HORAS ACUMULADO
ACUMULAD EXCESO DEFECTO
% m % m A
0-1 0.50 7.43 0 0 7.43 0.00 7.43
1-2 0.50 7.43 0 0 14.85 0.00 14.85
2-3 0.60 8.91 5.56 82.512 23.76 82.51 58.75
3-4 0.80 11.88 5.56 82.512 35.65 165.02 129.38
4-5 2.50 37.13 5.56 82.512 72.78 247.54 174.76
5-6 5.00 74.26 5.56 82.512 147.04 330.05 183.01
6-7 9.00 133.67 5.56 82.512 280.71 412.56 131.85
7-8 8.00 118.82 5.56 82.512 399.52 495.07 95.55
8-9 8.50 126.24 5.56 82.512 525.77 577.58 51.82
9 - 10 7.50 111.39 5.56 82.512 637.16 660.10 22.94
10 - 11 8.50 126.24 5.56 82.512 763.40 742.61 20.79
11 - 12 9.00 133.67 5.56 82.512 897.07 825.12 71.95
12 - 13 8.00 118.82 5.56 82.512 1015.89 907.63 108.26
13 - 14 6.00 89.11 5.56 82.512 1105.00 990.14 114.86
14 - 15 4.50 66.83 5.56 82.512 1171.84 1072.66 99.18
15 - 16 3.50 51.98 5.56 82.512 1223.82 1155.17 68.65
16 - 17 3.00 44.56 5.56 82.512 1268.37 1237.68 30.69
17 - 18 3.00 44.56 5.56 82.512 1312.93 1320.19 7.26
2000
1800
CONSUMO Y APORTE
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
CONSUMO
ACUMULADO
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
HORAS
Variaciones Horarias
Horas de funcionamiento : 18 Tipo: Discontinuo
Caudal medio (L/s) : 17.19 Qm = 1485.216 m/da
CONSUMO APORTE CONSUMO
APORTE EXCES
HORAS ACUMULAD
ACUMULADA O
DEFECTO
% m % m O
0-1 0.50 7.43 0 0 7.43 0.00 7.43
1-2 0.50 7.43 5.56 82.512 14.85 82.51 67.66
2-3 0.60 8.91 5.56 82.512 23.76 165.02 141.26
3-4 0.80 11.88 5.56 82.512 35.65 247.54 211.89
4-5 2.50 37.13 5.56 82.512 72.78 330.05 257.27
5-6 5.00 74.26 5.56 82.512 147.04 412.56 265.52
6-7 9.00 133.67 5.56 82.512 280.71 495.07 214.37
7-8 8.00 118.82 5.56 82.512 399.52 577.58 178.06
8-9 8.50 126.24 5.56 82.512 525.77 660.10 134.33
9 - 10 7.50 111.39 5.56 82.512 637.16 742.61 105.45
10 - 11 8.50 126.24 0 0 763.40 742.61 20.79
11 - 12 9.00 133.67 5.56 82.512 897.07 825.12 71.95
12 - 13 8.00 118.82 5.56 82.512 1015.89 907.63 108.26
13 - 14 6.00 89.11 5.56 82.512 1105.00 990.14 114.86
14 - 15 4.50 66.83 5.56 82.512 1171.84 1072.66 99.18
15 - 16 3.50 51.98 5.56 82.512 1223.82 1155.17 68.65
16 - 17 3.00 44.56 5.56 82.512 1268.37 1237.68 30.69
17 - 18 3.00 44.56 5.56 82.512 1312.93 1320.19 7.26
18 - 19 4.00 59.41 5.56 82.512 1372.34 1402.70 30.36
2000
1800
CONSUMO Y APORTE
1600
1400
1200
1000
800
600
400 CONSUMO
ACUMULADO
APORTE
200 ACUMULADA
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
HORAS
1. Criterios de diseo:
Qdiseo =Qmedio
Qdiseo =17.19l/ s
2. Capacidad:
Volumen de Equilibrio:
Segn los grficos, para las diferentes horas y tipos de bombeo, tenemos:
Discontinuo 380.38
De los valores para E + D, elegimos el menor, pues ser ste el que proporcione
un reservorio de menor tamao y por lo tanto ms econmico.
(E + D) elegido = 219.07
Este valor representa el caudal medio consumido en un da, que nos brindar el
volumen de equilibrio (VE)
VE = 219.07 m
219.07
100=14.75
1485.16
VCI = QCI x t
QCI =1.95l/ s
P (miles) t (horas)
< 30 3
30 - 50 4
> 50 5
VCI = 21060 l / s
VCI = 21.060 m3 / s
VR = 8% * VT
VT = VE + VCI + VR
VT = VE + VCI + 0.08 * VT
VT = 261.00 m3
V
h= +k
3
Considerando:
261.00 m 3
V = Volumen reservorio (cientos m3) = =2.61
100
K = constante en funcin del volumen = 1.7
2.61
h= + 1.7
3
h=2.57 m 2.60 m.
D=
4V R
h
D=
4261
2.60
D=11.30 m.
Asumiendo:
o Borde libre:
h 2.60
= =0.87 m. 0.90 m .
3 3
o Volumen muerto:
Vm = 10% * VR
Vm = 10% * 261.00 m3
Vm = 26.1 m3
o Volumen total:
Por lo tanto el Volumen total es:
ht=h+bl
ht=2.90 m.+ 0.90 m
ht=3. 80 m.
RESUMEN: Dimensiones totales del reservorio
Dimetro 11.30 m.
h 2.90 m.
bl 0.90 m.
ht 3.80 m.
LINEA DE ADUCCION
1. Criterios de diseo:
Qdiseo =Qmax . h
Qmax. h=30.94 l/ s
Qdiseo =Qmax . h
Qmax. h=30.94 l/ s
2. Tubera de Aduccin:
4Q 4Q
D mx D min
V mn Vmax
D max : D min:
D max .=
4Q
V min.
D min.=
4Q
V min .
D max .=
40.03094 m 3 / s
0.6 m/ s
D min.=
40.03094 m 3 / s
5 m/ s
D max .=0.2562 m 10.09 D min.=0.0888 m 3.49
Nota: Los dimetros con los que se trabaja son los dimetros comerciales.
Dimetros comerciales disponibles: 4", 6", 8" y 10"
1450
COTAS ( m )
1440
1430
1420
0 50 100 150 200 250 300
DISTANCIA ACUMULADA ( m )
Clculo de la celeridad:
9900
a=
48.3+
KD
e
9900
a=
48.3+
40203.2
5.3
a=248.91m/ s
2L
T=
a
2251.51
T=
248.91
T =2.05 seg .
2LV
S / P=
gt
Qmax . h
V=
A
3
0.03094 m /s
V=
(80.0254 )2
4
V =0.954 m/ s
2251.510.954
S / P=
9.8110
S / P=4.97 m. c . a .
LNEA DE DISTRIBUCION
NUDO 01:
rea Actual:
Manzanas
Ancho Lado N rea
60 60 14 5.04
80 80 2 1.28
Total 16 6.32
rea Futura:
Manzanas
Ancho Lado N rea
60 60 7 2.52
80 80 2 1.28
Total 9 3.80
Dotacin Domstica
= 76.12 L/P/D
279.9
Dactual = 1 Hab/Ha
306.7
Dfutura = 1 Hab/Ha
2934.
Poblacin = 5 Hab
Caudal Domstico = 2.59 L/d
Otros fines:
DESCRIPCION Q (L/seg)
Estadio 0.0926
Parque 0.0833 1 Trabajo
0 0.00
Q m 01 = 2.761 L/d
Qmax.h 01 = Qm 01 x K2 K2 = 1.8
Qmax.h 01 = 4.970 L/s
NUDO 03:
rea Actual:
Manzanas
Ancho Lado N rea
80 80 8 5.12
0 0 0 0.00
Total 8 5.12
rea Futura:
Manzanas
Ancho Lado N rea
80 80 4 2.56
120 120 1 1.44
Total 5 4.00
Dotacin Domstica
= 76.12 L/P/D
Dactual = 279.91 Hab/Ha
Dfutura = 306.71 Hab/Ha
Otros fines:
DESCRIPCION Q (L/seg)
cementerio 0.1215
comiseria 0.0174 1 Trabajo
0 0.00
0 0.00
Q m 03 = 2.482 L/d
Qmax.h 03 = Qm 03 x K2 K2 = 1.8
Qmax.h 03 = 4.468 L/s
NUDO 04:
rea Actual:
Manzanas
Ancho Lado N rea
100 100 3 3
120 120 4 5.76
Total 7 8.76
rea Futura:
Manzanas
Ancho Lado N rea
100 100 0 0.00
120 120 2 2.88
Total 2 2.88
Dotacin Domstica
= 76.12 L/P/D
Dactual = 279.91 Hab/Ha
Dfutura = 306.71 Hab/Ha
Otros fines:
DESCRIPCION Q (L/seg)
- - 1 Trabajo
Q m 04 = 2.938 L/d
Qmax.h 04 = Qm 04 x K2 K2 = 1.8
Qmax.h 04 = 5.289 L/s
NUDO 05:
rea Actual:
Manzanas
Ancho Lado N rea
80 80 2 1.28
100 100 5 5.00
120 120 3 4.32
Total 10 10.60
rea Futura:
Manzanas
Ancho Lado N rea
0 0 0 0.00
Total 0 0.00
Dotacin Domstica
= 76.12 L/P/D
279.9
Dactual = 1 Hab/Ha
306.7
Dfutura = 1 Hab/Ha
2967.
Poblacin = 0 Hab
Caudal Domstico = 2.614 L/d
Otros fines:
DESCRIPCION Q (L/seg)
centro comercial 0.3333
colegio 0.2315
escuela 0.2315
hospital 0.2778
mercado 1.1111
plasa de armas 0.3889
iglesia 0.0547
municipalidad 0.3281 1 Trabajo
Q m 05 = 5.571 L/d
Qmax.h 05 = Qm 05 x K2 K2 = 1.8
10.02
Qmax.h 05 = 8 L/s
NUDO 06:
rea Actual:
Manzanas
Ancho Lado N rea
60 60 8 2.88
100 100 2 2.00
Total 10 4.88
rea Futura:
Manzanas
Ancho Lado N rea
60 60 4 1.44
100 100 5 5.00
Total 9 6.44
3341.
Poblacin = 2 Hab
Caudal Domstico = 2.944 L/d
Otros fines:
DESCRIPCION Q (L/seg)
Banco 0.3281
Hotel 0.1736 1 Trabajo
Qmax.h 06 = Qm 06 x K2 K2 = 1.8
Qmax.h 06 = 6.202 L/s
CUADRO RESUMEN:
RANGO DE DIAMETROS
TRAMO DE NUDO A NUDO D min Dmax RANGO
Aduccin R 01 3.49 10.09 4", 6",8",10"
L1 01 02 2.64 7.63 3", 4",6"
L2 02 03 1.76 5.08 2 ,"3",4"
L3 03 04 1.15 3.33 2",3''
L4 04 05 0.87 2.50 1",2"
L5 02 05 1.97 5.69 2",3", 4"
L6 05 06 0.90 2.61 1", 2"
L7 06 01 1.81 5.22 2" ,3",4"
Dimetros seleccionados:
Tramo Longitud Dimetro
m Pulg mm
Aduccin R-1 255.51 8 203.2
L1 1-2 259.85 6 152.4
L2 2-3 258.64 4 101.6
L3 3-4 610.78 3 76.2
L4 4-5 408.96 2 50.8
L5 2-5 460.45 4 101.6
L6 5-6 612.88 2 50.8
L7 6-1 669.06 4 101.6
PRIMERA ITERACIN
SEGUNDA ITERACIN
TERCERA ITERACIN
CUARTA ITERACIN
-0.1414 9509.4917
Q = 0.0000
-0.1036 10813.1060
Q = 0.0000
VERIFICACION DE PRESIONES
CIRCUITO TRAMO Qi
1-2 0.01894
2-5 0.01030
I
5-6 -0.00083
6-1 -0.00783
ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO Pgina 75
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
CIRCUITO TRAMO Qi
2-3 0.00864
3-4 0.00417
II
4-5 -0.00110
5-2 -0.01030
Dimetros seleccionados:
DIAMETRO LONGITUD
TRANO
(Pulg) (m) (m)
R-1 8 0.2032 255.51
1-2 6 0.1524 259.85
2-3 4 0.1016 258.64
3-4 3 0.0762 610.78
4-5 2 0.0508 408.96
2-5 4 0.1016 460.45
5-6 2 0.0508 612.88
6-1 4 0.1016 669.06
Nudos Cota
R 1460.00
1 1421.00
2 1428.00
3 1427.00
4 1416.00
5 1418.00
6 1423.00
PRESION EN EL NUDO 01
PRESION EN EL NUDO 02
Presin N 01 = 36.93
Q1 = 0.01894 lit/ seg
Long = 259.85 m
Sf = 0.00709
Hf = 1.84362 m
Dif cotas = -7.00
Presin N 02 = 28.08 m.c.a < 50m.c.a. > 15 m.c.a.
PRESION EN EL NUDO 03
Presin N 02 = 28.08
Qi = 0.00864 lit/ seg
Long = 258.64 m
Sf = 0.01196
Hf = 3.09 m
Dif cotas = 1.00
Presin N 03 = 25.99 m.c.a < 50m.c.a. > 15 m.c.a.
PRESION EN EL NUDO 04
Presin N 03 = 25.99
Qi = 0.00417 lit/ seg
Long = 610.78 m
Sf = 0.01260
Hf = 7.70 m
Dif cotas = 11.00
Presin N 04 = 29.29 m.c.a < 50m.c.a. > 15 m.c.a.
PRESION EN EL NUDO 05
Presin N 02 = 28.08
Qi = 0.01030 lit/ seg
Long = 460.45 m
Sf = 0.01657
Hf = 7.62951 m
Dif cotas = -2.00
Presin N 05 = 18.45 m.c.a < 50m.c.a. > 15 m.c.a.
PRESION EN EL NUDO 06
Presin N 01 = 36.93
Qi = 0.00783 lit/ seg
Long = 669.06 m
Sf = 0.00997
Hf = 6.67 m
Dif cotas = -2.00
Presin N 06 = 28.25 m.c.a < 50m.c.a. > 15 m.c.a.
CONCLUSIONES:
RECOMENDACIONES:
o La longitud de la tubera debe ser la mnima posible.
o Para la Conduccin se recomienda ubicar los puntos ms crticos en el
terreno y de all partir con las dimensiones de tuberas que se hayan
diseado.
o Tener en cuenta la estabilidad del terreno por donde atraviesa la tubera.
o Se debe procurar que la profundidad a colocar de la tubera dentro del
terreno sea de 0.80 m sobre la clave, de tal manera que el costo de
excavacin y colocacin debe ser el mnimo.
o Se recomienda colocar accesorios de seguridad y proteccin.
o Se debe utilizar el menor dimetro calculado, con el fin de obtener un
diseo econmico.
o La altura de impulsin que se obtenga deber ser la mnima, para reducir
la potencia de la bomba, lo que se lograr con una buena ubicacin de
esta.
o Para la Distribucin se recomienda colocar hidrantes a una distancia
considerable (200 m).
o La longitud de la tubera de la Red Secundaria no exceda los 300 m.
VIII. BIBLIOGRAFIA:
IX. ANEXOS:
Tema de investigacin.
1. Objetivo:
Establecer criterios para el diseo de redes de distribucin de
sistemas de agua potable para zonas rurales.
2. Definiciones:
Anclajes: Mecanismos o estructuras especiales de hormign,
mamposteras o metlicos, etc., usados para la fijacin y apoyo de
tuberas, accesorios, motores, etc.
Bridas: Reborde circular plano de hierro fundido o acero dispuesto en el
extremo de los tubos y accesorios, que sirve para acoplarse entre s y a
otros accesorios mediante pernos.
Cmara rompe-presin: Depsito con superficie libre de agua y
volumen relativamente pequeo, que se ubica en puntos intermedios de
una tubera separndola en partes. Su funcin es reducir la presin
hidrosttica a cero y establecer un nuevo nivel esttico aguas abajo.
3. Alcances:
La utilizacin del presente documento ser de aplicacin
obligatoria en los Centros Poblados Rurales con poblaciones concentradas o
dispersas de hasta 2000 habitantes.
4. Diseo:
En todos los casos las tuberas de agua potable deben ir por encima
del alcantarillado de aguas negras a una distancia de 1,00 m
horizontalmente y 0,30 m verticalmente. No se permite por ningn
motivo el contacto de las tuberas de agua potable con lneas de gas,
poliductos, telfonos, cables u otras.
En cuanto a la presin del agua, debe ser suficiente para que el agua
pueda llegar a todas las instalaciones de las viviendas ms alejadas
del sistema. La presin mxima ser aquella que no origine consumos
excesivos por parte de los usuarios y no produzca daos a los
componentes del sistema, por lo que la presin dinmica en cualquier
punto de la red no ser menor de 5m y la presin esttica no ser
mayor de 50m.
La velocidad mnima en ningn caso ser menor de 0,3 m/s y deber
garantizar la auto limpieza del sistema. En general se recomienda un
rango de velocidad de 0,5 1,00 m/s. Por otro lado, la velocidad
mxima en la red de distribucin no exceder los 2 m/s.
A fin de que no se produzcan prdidas de carga excesivas, puede
aplicarse la frmula de Mougnie para la determinacin de las
velocidades ideales para cada dimetro. Dicha frmula aplicable a
presiones a la red de distribucin de 20 a 50mca est dada por:
V = 1.5 * (D+0.05)0.5
Dnde:
V = Velocidad (m/s)
D = Dimetro de la tubera (m)
4.2. Materiales:
Para la seleccin de los materiales de las tuberas se deber tomar
en cuenta los siguientes factores:
ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO Pgina 83
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL
Por otro lado, se pueden distinguir dos tipos de tuberas: las tuberas de
unin flexible y las de unin rgida.
b) Redes cerradas
El flujo de agua a travs de ellas estar controlado por dos
condiciones:
a) Redes cerradas:
Para el clculo de los caudales se puede disponer de los siguientes
mtodos:
Qu = Qt / At
Dnde:
Qp = Qt / Pt
Dnde:
Qn = qu * Nfn
Dnde:
qu = Qmh / Nf
b) Redes abiertas
4.4.6. Anclajes
Se instalaran anclajes de seguridad (hormign simple, ciclpeo,
etc.) en los siguientes casos:
Las ventajas de la caja divisora de flujo son: uso racional y equitativo del
agua, disminucin de costos de aduccin y menor nmero de cmaras
rompepresin (cuando estas son requeridas).
Presentacin de planos.