DESARROLLO DEL PRIMER EXAMEN PARCIAL DE ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO
Alumno: Ciclo: 1.
Cod. Matricula:
Gálvez Zanabria Antulio Cristhian VIII
2008151032
PREGUNTA En una red de agua potable, se tiene 04 poblaciones, donde sus características se muestran en la tabla 01. Se pide diseñar la red, teniendo en consideración los diámetros comerciales, diámetros internos en cada caso, clase de tubería, recordándole la optimización económica económica (diámetros) que permitan tener presiones y velocidades adecuadas tal como se expuso en clases académicas.
Tabla 01: Datos Poblacionales
PARÁMETROS Población inicial Tasa de crecimiento Periodo de diseño Dotación de agua
POBL 01
POBL 02
POBL 03
POBL 04
2500.00
1000.00
3400.00
17000.00
1.20
1.20
1.20
1.20
20.00
20.00
20.00
20.00
80.00
90.00
100.00
100.00
UND Habitantes % Años Lt/hab/día
1.
Diseñar la línea de conducción conducción mostrado en el esquema esquema bajo los criterios ya mencionados. Considere la temperatura para todos los casos
2.
Diseñar la red red de distribución desde el reservorio reservorio para la población 04, conforme se plantea en el esquema hidráulico. Ud. Deberá de mostrar los resultados tabulados de: Relación de áreas, caudales de demanda; resultados gráficos: delimitación de áreas para la asignación de caudales demanda por el método de polígono de Thiessen (escala); mostrar los resultados del diseño hidráulico, y por ultimo adjuntar la matriz del método Gradiente Hidráulico en la última interacción de su solución.
10°C.
La configuración de la red muestra un polígono inscrito de radio
2,
donde donde
156.0 m, 80%
2 ;2√ 2+. y la coordenada inicial en el nudo 01 es: √ 2;2 2 +. Y Y la cota para todos los nudos
3600m.12
excepto el reservorio es de todos los nudos, excepto al nudo
Asimismo Asimismo considere los factores de peso e que es igual a
140%.
a
01-01. GRAFICO 01: Perfil de Línea de Conducción planteada para el problema el problema 01-01.
el problema 01-02. 01-02. GRAFICO 02: Configuración de red de distribución planteada para el problema
01. Calculo de Parámetros de Diseño: De los parámetros que se nos da como datos para el diseño respectivo de la línea de aducción y red de distribución obtendremos los parámetros de diseño que tomaremos en cuenta para nuestro diseño:
PARÁMETROS CONOCIDOS Población
PARÁMETROS CALCULADOS
// . % ñ ñ //
/ /
/ / /_ /_
Pob. 01
2500
1.2
20
80
3100
2.870
3.732
7.827
Pob. 02
1000
1.2
20
90
1240
1.292
1.679
3.540
Pob. 03
3400
1.2
20
100
4216
4.880
6.344
13.265
Pob. 04
17000
1.3
20
120
21420
29.750
38.675
77.033
Los parámetros de diseño calculados nos permitirán adoptar mejor los criterios de diseño necesarios para una buena optimización económica – hidráulica.
02. Desarrollo Problema 01-01: Análisis de carga estática:
∆ 350m,
Vemos que hay una carga estática máxima por lo que será necesario por la construcción de estructuras complementarias, en este caso una cámara rompe presión para reducir la carga estática a una más adecuada. A continuación se plantea la ubicación de la cámara rompe presión y las nuevas cargas estáticas obtenidas:
Debido a la presencia de la cámara rompe presión habrá dos tramos de análisis como se muestra en la figura anterior, estos tramos se analizaran por separado:
ANÁLISIS DEL TRAMO I: Mediante el programa DISA desarrollado para la calculadora HP 50g, diseñamos el primer tramo, el programa nos plantea utilizar un diámetro hidráulico de pero dicho diámetro no es comercial por lo que optamos utilizar el diámetro pero inmediato superior comercial el cual es de , los diámetros diámetros internos internos para este variaran según la clase adoptada pero dichos diámetros no serán menores que el diámetro hidráulico planteado; entonces el primer tramo quedara como se muestra en la figura siguiente:
132.39mm,
160mm
Tramo I Tubería PVC
∅
2.51m/s ≤ DIS ≤ 3.62m/s ANÁLISIS DEL TRAMO II:
Analizando las líneas de carga dinámica vemos que podemos utilizar dos diámetros diferentes para evitar la existencia de presiones negativas en el tramo utilizaremos un diámetro y en el tramo podemos utilizar un
228.03mm 179.29mm,
1
.
Al analizar con el programa DISA obtenemos los diámetros hidráulicos de: y a continuación se resume estos resultados en los siguientes gráficos:
Tramo II (CRP-B-C) Tubería PVC
∅
0.95m/s ≤ DIS ≤ 1.23m/s ∅
Tramo II (C-D-E-1) Tubería PVC
1.23m/s ≤ DIS ≤ 1.78m/s
03. Desarrollo Problema 01-02 Delimitando las áreas de influencia por el método del polígono de Thiessen para el cálculo de los caudales de demanda tenemos:
De el grafico anterior podemos ver que las áreas de influencia de cada nudo es:
4 5 8 2 34 78 1 1 2 Comprobando si las áreas están bien:
2 2 es verdadero verdadero =
Con estas áreas de influencia calculadas, además conocemos el caudal de diseño para la población 04, que es el y los pesos de cada nudo, entonces obtenemos el siguiente cuadro de caudales de demanda para cada nudo:
x _h 77.033Lt/s Área de Influencia
Peso
%
Nudo
Producto de
×
Caudal de demanda
Caudal acumulado
/ /
/ /
02
80
23016.899
18413.511
5.471
5.471
03
80
23016.899
18413.511
5.471
10.943
04
80
23016.899
18413.511
5.471
16.414
05
80
12168.000
9734.400
2.892
19.306
06
80
18252.000
14601.600
4.339
23.645
07
80
12168.000
9734.400
2.892
26.537
08
80
23016.899
18413.511
5.471
32.009
09
80
21294.000
17035.200
5.062
37.070
10
80
21294.000
17035.200
5.062
42.132
11
80
26058.899
20847.119
6.194
48.326
12
140
24336.000
34070.400
10.123
58.450
13
80
26058.899
20847.119
6.194
64.644
14
80
26058.899
20847.119
6.194
70.839
15
80
26058.899
20847.119
6.194
77.033
×
259253.722
Donde el cálculo para los caudales de demanda en los nudos se procede así:
∑×× × x _h Para poder diseñar con el método de gradiente hidráulico será necesario organizar los datos de la siguiente manera:
Matriz de Línea de Tuberías:
Tabla 03-01: Parámetros Conocidos y Supuestos de Red de Tuberías
NT
ni
nf
1 2 3 4 5 6 7
1 2 2 2 2 3 3
2 3 4 5 6 6 7
Longitud
156.00 220.62 156.00 110.31 156.00 156.00 110.31
Diámetro
160.00 160.00 160.00 160.00 160.00 160.00 160.00
0 0 0 0 0 0 0
0.00000152 0.00000152 0.00000152 0.00000152 0.00000152 0.00000152 0.00000152
Tabla 03-01: (Continuación)
NT
ni
nf
8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
3 4 4 4 5 5 6 6 6 7 7 8 8 9 9 9 10 10 10 11 12 12 13 14
8 5 9 11 6 9 7 9 10 8 10 10 13 11 12 14 12 13 15 14 14 15 15 15
Longitud
156.00 110.31 156.00 220.62 110.31 110.31 110.31 156.00 156.00 110.31 110.31 156.00 220.62 156.00 156.00 220.62 156.00 156.00 220.62 156.00 156.00 156.00 156.00 220.62
Diámetro
160.00 160.00 160.00 160.00 160.00 160.00 160.00 160.00 160.00 160.00 160.00 160.00 160.00 160.00 160.00 160.00 160.00 160.00 160.00 160.00 160.00 160.00 160.00 160.00
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0.00000152 0.00000152 0.00000152 0.00000152 0.00000152 0.00000152 0.00000152 0.00000152 0.00000152 0.00000152 0.00000152 0.00000152 0.00000152 0.00000152 0.00000152 0.00000152 0.00000152 0.00000152 0.00000152 0.00000152 0.00000152 0.00000152 0.00000152 0.00000152
Matriz de Nudos de la Red:
Tabla 03-02: Parámetros de los Nudos Componentes de la Red
Nudo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Cota
3680 3600 3600 3600 3600 3600 3600 3600 3600 3600 3600 3600 3600 3600 3600
Demanda
/ /
0.000 5.471 5.471 5.471 2.892 4.339 2.892 5.471 5.062 5.062 6.194
10.123 6.194 6.194 6.194
Viscosidad Cinemática en Función de la Temperatura:
. − − 1.792 92 1 + (25) × 10 → 10°C 10°C → 1.333× 33 × 10− Con los parámetros antes organizados y calculados pasaremos a diseñar la red con el método de gradiente hidráulico, el cual nos arroja la siguiente matriz de respuesta:
Tuberías con diámetros de diseño planteados:
NT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
Longitud
156.00 220.62 156.00 110.31 156.00 156.00 110.31 156.00 110.31 156.00 220.62 110.31 110.31 110.31 156.00 156.00 110.31 110.31 156.00 220.62 156.00 156.00 220.62 156.00 156.00 220.62 156.00 156.00 156.00 156.00 220.62
Presiones en los nudos:
Diámetro
160 75 75 75 75 63 75 75 63 75 75 75 75 75 75 75 75 75 63 75 75 75 75 75 75 75 75 63 63 75 63
Caudal
/ /
77.033 15.566 17.550 20.914 18.568 1.882 5.816 6.255 1.795 7.050 6.824 7.018 9.209 7.122 4.462 7.780 4.413 5.633 1.614 3.583 3.816 6.814 5.029 2.767 3.278 2.788 4.447 1.617 1.074 4.096 1.665
Velocidad
/ /
3.831 3.523 3.973 4.734 4.203 0.604 1.316 1.416 0.576 1.596 1.545 1.589 2.084 1.612 1.010 1.761 0.999 1.275 0.518 0.811 0.864 1.542 1.138 0.626 0.742 0.631 1.007 0.519 0.345 0.927 0.534
Presión
Nudo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Matriz
0 69.891 40.098 43.985 44.698 41.194 37.595 36.066 38.988 35.230 37.318 34.287 33.956 35.126 33.878
(solo se muestra su diagonal):
11
139.19181 1943.49184 1521.91883 1259.19146 1594.02208 -592.155226 445.575969 660.994448 -406.764754 727.248627 994.747741 517.730146 644.165696 523.931769 505.978781 786.896978 357.994878 434.454404 526.291127 598.359117 447.446991 707.737574 780.938169 348.094313 397.317304 492.383753 504.556665 -527.5839203 386.5813371 118.7739285 758.6842106
