864al865 ACI 347 Encofrados

UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA Año del Diálogo y Reconciliación Nacional”

“

DESCRIPCIÓNBREVE

EJERCICIOSPROPUESTOSYRESUELTOS, cuyoobjetivoeseldeenseñaryda cuyoobjetivoeseldeenseñarydaraconocer raconocer losmétodosdecálculosaprendi losmétodosdecálculosaprendidosenclase. dosenclase.

CURSO

“Abastecimientodeaguayalcantarillado”- Sec.“A”

CICLOACADÉMICO

2018-I

INTEGRANTES SilvaMamani,RenatoProb.1 BeimgoleaVillarreal,HectorProb.2 ZegarraQueque,DielmanProb.3 OrtegaZalasarCalderon,RenanProb.4 MamaniSoncco,EduardoProb.5

DOCENTE

BegazoSalas,RosemaryPoldy

EJERCICIOS RESUELTOS

Tacna  –  Perú,  Perú, Junio 2018

0

ProblemaN°1...............................................................................................................2 Solucion:...................................................................................................................2 Hallando”S” ......... .................. .................. .................. ................... ................... ................... ................... .................. ................... ................... ............... ......2 2 Ahorahallando”D”......... ................... ................... .................. ................... ................... ................... ................... .................. ................... .............. ....2 2

ProblemaN°1.1............................................................................................................3 Solución:...................................................................................................................3 AplicandoBernoullientre“B”y“A”.........................................................................3 AsumiendoV=1.5m/s............................................................................................3 AsumiendoD=700mm=28” ...................................................................................4

ProblemaN°2:..............................................................................................................5 Solución:...................................................................................................................6 Caudaldediseño:..................................................................................................6 Diámetrodelalínea:..............................................................................................6 Caudalesencadatubería:.....................................................................................7 Velocidadesenlastuberías:..................................................................................7 Costodelatubería:................................................................................................7 Costodelatuberíafinal:........................................................................................9 ProblemaNº3............................................................................................................10 Solución:.................................................................................................................10 a.Caudalesparacadalocalidad:.........................................................................10 b.Líneadeconducciónentrelacaptaciónylaplanta:.........................................11 c.Líneasdeconduccióndelap c.Líneasdeconduccióndelaplantaalosreservo lantaalosreservorios: rios:................... .......... .................. .................. ............ ...12 12 d.Costototaldelsistemadeconducción:............................................................16 ProblemaN°4:............................................................................................................17 Solucion:.................................................................................................................17 ProblemaN°5.............................................................................................................20 Solución..................................................................................................................20 HallandoQp:................... .......... ................... ................... .................. .................. ................... ................... ................... ................... .................. ...........20 20 Calculandoelcaudalabombear(QB).................................................................21 Calculandoelequipodebombeoausar:.............................................................22

1

Hallareldiámetroylaperdidadecargadelalíneadeconducción paralasiguientefigura.Quecuentaconlossiguientesdatos:

Qdiseño  L





2.1lt   seg 

380m

Cotadecaptación=2500m.s.n.m Cotadereservorio=2450m.s.n.m c



S 

140

cot a(captación)





cot a(Re  servorio)

2500 

 L



2450

380



0.1316

 Q      D     0.2785 xCxS   

0.38

0.54

 D



0.041m



4.1cm



   2.1 x10    0.2785 x100 x0.1316 3

0.54

    

0.38

"

1.61

 Considerandodo  D  V 

 A



 x(0.0508)  

 A

2



1.04m / s 

"



1 .5

4 x 2.1 x10

Q 

3



Considerandodo  D V 

2

4 x 2.1 x10

Q 



"

3





   x(0.0.0381)

2



1.84m / s

 2



Tomandoeldiámetrocomercial:  D



"

1.61



"

2

Luegocomprobandoconelnuevodiámetro  D

"

2





5.08   cm

0.0508m



Corrigiendo“S” 1.85

Q   S     0.2785 xCxD

2.63

S 



h  f  

    

   2.1 x10    0.2785 x140 x0.0508 3

2.63

1.85

    

0.0251

SxL





0.0251 x380



9.54m

Hallarelniveldelfondodelreservorioyeldiámetrodelatuberíade aducciónparaobtenerunapresiónenelpuntoAde30m.Considerandolossiguientes datos: Q C 

Q  L

3





100

3





 D

 L

0.4m /  s





0.4m /  s 500m

¿ ? 

500m

 Z  B



 Z  B



 P   B



  

 Z  A 

V  B2 2 g 

 P  A   





 Z  A 

h  f  

 P  A   



V  A2 2 g 



h  f  

……………….(1)

3

 D

4 xQ 

4 x0.40 

 xV 

  

 x1.50



0.58m



22.8"

  

"

60cm Tomandoeldiámetrocomercial:  D 24 4 x0.40 Q 1.41m / s Entonces: V  2  A    x0.60 





"

1.85



 h  f  

Luego V 

SxL



23.40m

4 x0.40

Q 

  0.00468 x5000



 A



 x0.70

  

2



1.85

Q     S     2.63  0.2785 xCx D   

1.85

0.40       2.63  0.2785 x100 x0.60  

0.00468

Luego: h  f  

S 

0.60m

S "

Q     S     2.63  0.2785 xCx D   





Calculandolapendiente

S 



1.04m /

s 1.85

0.40       2.63  0.2785 x100 x0.70  

0.00221

Luego: h  f  



 h  f  



SxL

  0.00221x5000



11.05m

Reemplazandoen(1) 

 Z  B

 131.10  11.05  142.15m

142.15



101.10



41.05m másporencimadelpuntoA

Estaráelniveldelfondodelreservorio.

4

Para la figura mostrada en la siguiente página, el caudal promedioes57.94lps,elcoeficientedevariaciónhorariaes1.8,ylatuberíatiene uncoeficientederugosidadde140.Lapresiónmínimadeingresoalaredes25.00 m.Secuentacontuberíaexistentede8”dediámetroy1,000m.Determinarlos

diámetrosautilizarenlalínea,asícomolaclasedelatubería,yelcostototal.Costo delatubería=1.2D1.25

Paralatuberíaexistenteyproyectadaseconsiderauncoeficientederugosidadde 140.

5

Silapresiónmínimadeingresoalaredes25.00m,lacotapiezométricamínima será:CPmin=80.00+25.00

=>

Lapresiónmáximanodebesermayorde50.00m,entonceslacotapiezométrica máximaalingresodelaredserá: CPmax=80.00+50.00=>

Qmh = 1.8 x 57.94

=>

=130.00m

Qmh = 104.29 lps

Tramodelíneadeaducción,delpuntoAhastaelingresoalared:Alturadisponible: H=130.00 –  105.00

=>

H = 25.00 m

25.00=174820x104.291.85 D4.87x1401.85 D=8.48”

Eltramotieneunatuberíaexistentede8”dediámetro,eldiámetrodelatubería

paralelaserá:

8.482.63=82.63+D2.63

=>

D=4.02”

Latuberíaparalelatendráundiámetrode6”,eldiámetroequivalentedelasdos

tuberíases:

D2.63=82.63+62.63=> Pérdidadecargaenlalínea:

hf=741x820x104.291.85 9.264.87x1401.85

6





Resolviendo:

 Q8”=71.00lps

y

Q6”=33.29lps

Lasvelocidadessonmenoresde3.50m/s.Lapresióndeingresoalaredes:P= 130.00 – 16.240 –  80.00 => P = 33.760 m

C=820x1.2x61.25 =>

C=$9,240.26

Tramodelalíneadeaducción,desdeelreservoriohastaelpuntoA: Alturadisponibleconpérdidamíninaenlaválvulareductoradepresiónde10.00m:

H=180.00 –  (130.00 + 10.00)

=>

H = 40.00 m

Diámetrodelalínea:

7

Eneltramo,enlosprimeros1,800mseconsideraráunatuberíaproyectadade10”

dediámetro,lavelocidadylapérdidadecargaenestetramo:

Lavelocidadesadecuadaporqueesmenorde3.50m/s.Lacargadisponiblepara eltramode180mdelongitud,queeslorestantedeltramode1,000mdelongitud delpuntoAhastalaentradaalared,es: 

H=40.00 –  24.519

=> H = 15.481 m

Comoeneltramoexisteunatuberíade8”dediámetro,estediámetroessuficiente;

lavelocidadypérdidadecargaenestetramo:

Lavelocidadesadecuadaporqueesmenorde3.50m/s.Lapresiónalaentradade laválvulareductoradepresiónsiestáenterradaa1.50mes: P=180.00 – 24.519 – 7.268 –  128.50 + 1.50

=>

P = 21.213 m

8

C = 1,800 x 1.2 x 10 1.25

=>

C = $ 38,410.84

LaclasedetuberíaautilizaresA-7.5,yelcostototales:

C = 9,240.26 + 38,410.84

=>

9

Elsistemamostradoabasteceatreslocalidadesatravésdelos reservoriosR1,R2yR3parapoblacionesde56550,47350y38750habitantes, respectivamente.ElaguaprovienedelafuenteM1,lacualsellevaalaplantade tratamientoindicada,lafuentetienecomoproducciónmínima450lps. 

 Considerar200Lphdcomodotaciónparaunacoberturade90%,y50Lphdparala poblaciónnoservida;coeficientedevariacióndiariade1.3;costodetubería=1.45* D^1.57,coeficientederugosidaddelastuberías=140.Determinar:  a.Loscaudalesdediseñototales,paracadalocalidad. b.Diseñarlalíneadeconduccióncaptación-planta. c.Diseñarlaslíneasdeconducciónplanta-reservorio. d.Costototaldelsistemadeconducción.



1= 56550∗0.9∗200+56550∗0.1∗50 → 1 = 121.09  86400 1 = 1.3∗ 121.09 → 1 = 157.41  2= 47350∗0.9∗200+47350∗0.1∗50 → 1 = 101.39  86400 1 = 1.3∗ 101.39 → 1 = 131.80  10

3= 38750∗0.9∗200+38750∗0.1∗50 → 1 = 82.97  86400 1 = 1.3 ∗ 82.97 → 1 = 107.86   = 121.09+ 101.39+ 82.97 →  = 305.44   = 157.41+ 131.80 + 107.86 →  = 397.08 

Cargadisponible: H=125.50 – 103.50=>H=22.00m  Diámetrodelatubería:

.  ∗  ℎ=1741∗ . ∗ . . 4500∗397.08 22.00=1741∗ . ∗140. →  = 20.51′′ Sepuedeutilizarsetuberíasenseriede24”y20”dediámetro,verificando

velocidades:

4∗0.39708 ´´ = ∗0.0254∗24  4∗0.39708 ´´ = ∗0.0254∗20 

→ ´´ = 1.360 / → ´´ = 1.959 /

Lasvelocidadessonmenoresde3.50m/s,sepuedeinstalartuberíasenserie:

. . 397. 0 8 397.08 1741∗ 24. ∗140. ∗ ´´  + 1741∗ 20. ∗140. ∗ ´´ = 22 

0.00227∗´´  + 0.00553∗´´ = 22



´´ + ´´  =45000 11

Resolviendo:  L24”=880.99myL20”=3,619.01m

 Lalongituddelatuberíade24”dediámetrorepresentael19.58%delalongitud

total,mayora15%,porconsiguiente,sepuedeinstalartuberíasenserie conf ormadapor880.99mde24”dediámetroy3,619.01mde20”dediámetro.  Costodelatubería:

=∗1.45∗.

=880.99∗1.45∗24. + 3619.01∗1.45∗20.   → =$766478.00  Paraqueexisteflujodelaplantaalostresreservorios,lacotapiezométricadelpunto AtienequesermayorquelacotadedescargadelreservorioR2ymenorquelacota delaplanta.SeempezaráelanálisisporelreservorioR3quetienelacotamásbajade descarga. 

Alturamínimadisponible: H=76.50 – 70.50=>H=6.00m Diámetromáximo:

. 1650∗107.86 6.00=1741∗ . ∗140.  

→

=13.284′′

Latuberíatendráundiámetromáximode13.284”,serámenoroiguala12”.  Enformasimilaralcasoanteriorsedeterminaeldiámetromínimo,los resultados:  -Alturadisponible27.00m -Diámetromínimo9.754m -Diámetromayoroiguala10”  12

Eldiámetrodeltramopuedeser12”ó10”,seconsidera12”.  Velocidad,pérdidadecargaporaccesoriosenladescargadelreservorioy pérdidadecargaenlatubería:

4∗0.10786  = ∗0.0254∗12 

→  = 1.478 /

Paraperdidasdecargaporaccesoriosutilizamos:

 ℎ = ∗ ∗

ℎ= 5∗1.478 → ℎ = 0.557  2∗9.81 . 1650∗107.86 ℎ=1741∗ 12. ∗140. → ℎ = 9.843  CotapiezométricadelpuntoA:  CPA=70.50+0.557+9.843=>CPA=80.900m  Costodelatubería: 

=1650∗1.45∗12.

→

 = $118349.52

 Alturadisponible: H=80.900 – 76.50=>H=4.40m DiámetroenR2:

. 2300∗131.80 4.40=1741∗ . ∗140.  

→

=16.356′′

Latuberíapuedetenerundiámetrode16”,otuberíasenseriede16”y18”. Considerandoundiámetrode16”.Lavelocidad,pérdidadecargapor

accesoriosenladescargadelreservorioypérdidadecargaenlatubería:

13



4∗0.13180  = ∗0.0254∗16  ℎ= 5∗1.016 2∗9.81

→  = 1.016 /

→ ℎ = 0.263 

. 2300∗131.80 ℎ=1741∗ 16. ∗140.

→

ℎ = 4.897 

 CotapiezométricadelpuntoA: CPA=76.50+0.263+4.897=>CPA=81.661m LocotapiezométricadelpuntoAes80.900m,paraelequilibriohidráulicola cotadedescargadeR2debedisminuiren0.761m.Lanuevacotadedescarga deR2:  Cd2=76.50 – 0.761=>Cd2=75.739m  Costodelatubería:

=2300∗1.45∗16.

→

 = $259157.76



Alturadisponible: H=80.900 – 75.00=>H=5.90m  DiámetrodelatuberíaenR1:

.

5.90=1741∗ 1850∗157.41 . ∗140.  

→

=15.754′′

Latuberíapuedetenerundiámetrode16”,otuberíasenseriede14”y16”. Considerandoundiámetrode16”.

 14

Lavelocidad,pérdidadecargaporaccesoriosenladescargadeR1ypérdida decargaenlatubería: 

4∗0.15741  = ∗0.0254∗16  ℎ= 5∗1.213 2∗9.81

→  = 1.213 /

→ ℎ = 0.375 

. 1850∗157.41 ℎ=1741∗ 16. ∗140.

→

ℎ = 5.471 

 CotapiezométricadelpuntoA:  CPA=75.00+0.375+5.471=>CPA=80.846m  LocotapiezométricadelpuntoAes80.900m,paratenerelequilibriohidráulico lacotadedescargadelreservorioR1sedebeaumentaren0.054m.Lanueva cotadedescargadeR1será: Cd1=75.00+0.054=>Cd1=75.054m Costodelatubería:

=1850∗1.45∗16.

→

 = $208452.98

Alturadisponible: H=97.50 – 80.900=>H=16.60m Diámetrodelatubería:

. 3500∗397.08 16.60=1741∗ . ∗140.  

→

=20.64′′

Puedeutilizarsetuberíasenseriede24”y20”,verificandolasvelocidades:



4∗0.39708 ´´ = ∗0.0254∗24 

→ ´´ = 1.360 / 15

4∗0.39708 ´´ = ∗0.0254∗20 

→ ´´ = 1.959 /

Lasvelocidadessonmenoresde3.50m/s,sepuedeinstalartuberíasenserie. Lalongituddecadatuberíaes: 

. . 397.08 397. 0 8 1741∗ 24. ∗140. ∗ ´´  + 1741∗ 20. ∗140. ∗ ´´  =16.60 

0.00227∗´´  + 0.00553∗´´ = 22



´´ + ´´  =45000

Resolviendo:  L24”=2,541.68myL20”=1,958.32m

 Lalongituddelatuberíade20”dediámetroesel43.50%delalongitudtotalde

lalínea,mayora15%,porconsiguiente,esrecomendableinstalartuberíasen serieconformadapor2,541.68mde24”dediámetroy1,958.32mde20”de

diámetro. 

Costodelatubería: 

=2541.68∗1.45∗24 .   + 1958.32∗1.45∗20.   → =$854512.13 C=766,478.00+118,349.52+259,157.76+208,452.98+854,512.13 C=$2’206,950.39

16

Unatuberíadedesagüede12”dearcillavitrificadan=0.015corre rumboesteconunapendientede0.036;enladirecciónnorteunatuberíadeconcreto de8”ingresaconunapendientede0.0365;otratuberíade8”dearcillavitrificadaentra desdeelsurconunapendientede0.0074.Las2tuberíasdedesagüede8”están fluyendoatubolleno.Hallarenlatuberíade12”:

a) Elcaudalquediscurre. b) Eltirantedeflujo. c) Lavelocidaddedesplazamiento. Asumaqueelflujoenlatuberíade12”provienedelosdesagüesde8”.

17

18

19

Sevaarealizarunproyectodeabastecimientodeaguaparauna urbanizaciónquecuentacon760lotes(considerardotación250lt/hab./día,K1=1.3 densidades7).Sedesea: a)Elvolumendelreservorioaconstruirse b)Elcaudalabombear,sitendráunrégimende24horasdebombeo c)Elequipodebombeoausar,sielmaterialseráPVC(C=140)

1)Válvuladeretenciónliviano 2)Codo90ºradiolargo 3)Válvulacompuerta

ñ    =  86400 Poblacion Diseño = #lotes x Densidad = 760x7 Poblacion Diseño = 5320Hab.  250  = 5320 86400 

Hallandoelvolumendelreservorio(VR)

=1+2+3  = +  + 

20

Hallando(V1 )

1=0.25   86400 1 1=0.2515.39   1  1000 1=332.4  1=332.4 / 

Hallando(V2  ) Comoenestecasolapoblaciónes<10000,entoncesno consideramosvolumencontraincendio.

2=0



Hallando(V3 )

3=0.331+2 =0.33332.424+0 3=109.70

Entoncesreemplazandoen:

=1+2+3  = 332 .424 + 0 + 109 .70  = 442 .10 24  =    

Calculandoelcaudalmáximodiario(Qmd)

∴=20.012 24 24 ∴=20.012 /

=1 =1.315.39  = 20.012 /

21

∴  = 20.012 /,PVC(C=140) 

Cálculodelosdiámetros  Tuberíadeimpulsión

=1.3/  24   =  = 24 24   = 1 Luego:  = 1.3√ 0 .020012=0.1839=7.37"   = 8" 200  =   40.020012 = 0.64 /  =   = 3.14160.70  

Tuberíadesucción Setomaundiámetromayorqueeldeimpulsión

 = 10"250 40.020012 = 0.41 /  =   = 3.14160.250  =20.012    ,   =  = 0.41   ¡ Porlotantotomamos:

 = 6"0.150   = 8"0.200  Sumergida

 = 2.5 + 0.1  = 2.5  0.2+ 0.1 =0.6

22



Cálculodelaalturadinámicatotal(HDT)

    =  +  =38 =5 Alturaestáticatotal=43m 

Perdidaenlasucción(Ds=8”)

Viendolatablaparaencontrarlaspérdidasdelongitudequivalentes paraDs=8”,tomanos:

-Válvuladepieconcoladera………………….……52 -como90ºradiolargo……………………………..…4.30

0.6+0.5+5=6.1

-Longitudtuberíarecta.............… Longitud equivalente total:

62.4 m

ℎ= . .  0. 0 20012  = (0.2785.) = (0.27851400.20.) =0.00206512 ℎ  =  = 0.002065  62.4 ℎ  = 0.1289 

Perdidasenlaimpulsión(Dimpulsión=6”)

-Válvuladeretenciónliviana………………………………………..12.5 -Válvulacompuerta………………………………………………….…..1.10 -Codo90ºradiolargo……………………………………………………20.40 Longitudtub.Recta……1+62.4+90+1+37.2+0.2+0.1........192.80

Longitudequivalentetotal:

214.30

ℎ= . .  0. 0 20012  = (0.2785.) = (0.27851400.150.) =0.0084 ℎ =  = 0.0084214.3 ℎ=1.8

23



Alturadevelocidaddedescarga

 =?? 2

Hallandolavelocidaddedescarga(Vd)

40.020012 = 1.13 /  =   = 3.14160.150   = 1.13 /  =  = 1.13/  = 1.13 2 29.81  =0.0651 2 Encontramoslaalturadinámicatotal(HDT) HDT=Alturaestáticatotal+perdidasdesucción+perdidasdeimpulsión +alturadevelocidaddedescarga. HDT  43  0.1289  1.7941  0.0651 HDT  44.988m Con los valores de HDT=44.988m y Q B=20.012lt/s

−45  100020.01210  = 75 = =12 75

24