ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE POTABLE LINEA DE IMPULSION Noemi Zhirzhán Zhirzhán A. La seleccin !el e"#i$o !e %om%eo se o$&a $or #na %om%a "#e 'enere el menor cos&o !e o$eracin ( man&enimien&o $osi%le !#ran&e el $erio!o !e )i!a *&il !el e"#i$o con #n ren!imien&o acor!e a las e+i'encias ,#&#ras !e &ra%a-o ( con #na ca$aci!a! !e car'a ( ca#!al ma(ores a los "#e se !e&ermina en el !iseo !e la l/nea !e im$#lsin. OB0ETI1OS 2 Me-ora Me-orarr las con!ici con!icione oness !e )i!a !e #n sec&or sec&or !e la $o%laci $o%lacin n !e la zona zona !e es&#!io es&#!io33 am$lian am$lian!o !o la con&in#i con&in#i!a! !a! !el !el a%as&ecimien&o !e a'#a $o&a%le ( en can&i!a!es a!ec#a!as3 en ,#ncin !el ren!imien&o !e la ,#en&e OB0ETI1OS ESPECI4ICOS 2 Disear Disear #na #na l/nea !e !e con!#ccin con!#ccin $ara $ara !ar !ar #na a!ec#a a!ec#a!a !a ,#ncionali ,#ncionali!a! !a! al sis&em sis&emaa !e a%as&ecim a%as&ecimien&o ien&o !e !e a'#a $o&a%le $o&a%le.. IN4O5MACION DE LA ZONA DEL P5O6ECTO El l#'ar !on!e se #%icara el reser)orio se halla en la co&a !e 7.879 m.s.n.m. La zona !el Pozo se halla en la co&a 7::9 m.s.n.m. La zona &iene las mismas carac&er/s&icas !el s#elo !e !on!e será #%ica!o el reser)orio. El recorri!o !e las &#%er/as "#e cons&i&#(en la l/nea !e im$#lsin !el $ozo al reser)orio corres$on!e #n &ramo %ien !e,ini!o. Tramo Tramo a$ro+ima!o !e ;999 me&ros C5ECIMIENTO U5BANO 6 POBLACIONAL2 CONSUMO Den&ro !e las $arro"#ias más $ro!#c&i)as es&á la $arro"#ia !e B#lán3 "#e se enc#en&ra si&#a!o al Nores&e !e la $ro)incia !el Az#a(3 a <7 =m !e la ca$i&al Az#a(a. Para la $arro"#ia !e B#lán se $#!o no&ar "#e !es!e s#s inicios es&a $arro"#ia siem$re es&#)o con,orma!a $or #na misma área3 es $or es&o "#e &omamos &o!os los !a&os censales o%&eni!os.
Método Geométrico A$lican!o la &asa !e crecimien&o corres$on!ien&e al $rome!io !e los > *l&imos censos3 $ara las $ro(ecciones se &iene?
2700
2600
2500
2400
Habitantes
2300
Censos
Proyección
2200
2100
2000
1900 2005
Año
habitantes
;@:
;@>
;@7
79@9
;@@;
797
7999
7;>
79;9
778<
79;<
7>>8
7979
7:9
797<
7:>
79>9
7<8;
2010
2015
2020
2025
79>< 78:9 Tabla 1. Proyección del Cantón Bulán (Método Geométrico Grá!ico 1. Crecimiento Poblacional "ara el cantón Bulán se#$n Método Geométrico
2030
2
B#lán es la $arro"#ia más im$or&an&e !el Can&n Pa#&e3 !e%i!o al a#men&o !e la ac&i)i!a! econmica ( a'r/cola en los *l&imos aos la $arro"#ia ha )is&o incremen&arse s# $o%lacin r#ral con #n crecimien&o e+$ansi)o hacia los alre!e!ores a$ro)echan!o los &errenos li%res !e ac&i)i!a! a'r/cola. Es&o se !em#es&ra $or el *l&imo censo realiza!o en el ao !e 79;9 !on!e se re'is&r #na $o%lacin !e 778< com$ara!a con la $o%lacin es&ima!a en el ao !e 7979 "#e ,#e !e 7:9 La $ro(eccin $o%lacional $re)is&a $ara el horizon&e !e $laneamien&o al ao 797<3 se es&ima en #n &o&al !e 7:@9. El cons#mo $rome!io es !e ;>9 ls corres$on!ien&e a la !o&acin !e a'#a $ara #na $o%lacin #r%ana ma(or a los ;9 aos Es&e ca#!al lo as#mimos !e ac#er!o a las si'#ien&es &a%las?
Tabla %& Cons#mo !e a'#a $rome!io se'*n el &amao !e la Po%lacin. 1on S$erlin'3 799.
Cons#mo !e a'#a $rome!io? ,$o%lacinF. Es&os )alores $#e!en )arias m#cho es$ecialmen&e en zonas !e se)era escasez !e a'#a
Tabla '& Cons#mo A'#a $rome!io se'*n el Tamao !e la Po%lacin PA)T*AM+*)T, T*-+C, / M*T,0,,G+A 0el 0iseño de la nea de +m"ulsión 0iámetro de la Tubera Un $rimero $aso en la !e&erminacin !el !iseo !e la l/nea !e im$#lsin es la eleccin !el !iáme&ro !e la &#%er/a3 $ara es&o se #&iliza #na ,orm#la em$/rica conoci!a como la ,rm#la !e Bresse $ara %om%eos !iscon&in#os?
D =1.3 N %
? ?
1 /4
( ) 24
N
Qb
1/ 2
mF
N*mero !e horas !e %om%eo al !/a ca#!al !e %om%eo o%&eni!o !e la !eman!a horaria $or $ersona3 !el análisis $o%lacional ( !el n*mero !e horas 3
!e %om%eo $or !/a en
m /s¿
2elocidad Media de 3lu4o Es&a%leci!o el !iáme&ro !e !iseo3 si es&e no es comercial se !e&ermina la )eloci!a! me!ia !e ,l#-o en la &#%er/a esco'ien!o $ara es&o el !iáme&ro inme!ia&o s#$erior comercial ( #&ilizan!o la ec#acin !e con&in#i!a! &enemos?
V = 4 D
Qb πD ?
(m / s )
2
Diáme&ro in&erior a$ro+ima!o mF
Si la )eloci!a! no se enc#en&ra !en&ro !e los ran'os $ermi&i!os $ara l/neas !e im$#lsin "#e son !e,ini!os en la seccin !e cri&erios ( $aráme&ros !e !iseo3 el !iáme&ro se cam%ia a #no en el c#al se c#m$la es&as e+i'encias. El ran'o !e )eloci!a!es es&a en&re ;2> msF.
Pérdidas de Car#a "or 3ricción O%&eni!o la )eloci!a! !e ,l#-o se $roce!e al calc#lo !e la $er!i!a !e car'a $or ,riccin en la l/nea #&ilizan!o $ara es&o la ec#acin !e Hacen illiams e+$resa!a como si'#e? 10
hf i=
1.852
1.21957 ∗10 ∗ L∗Q B 1.852
∗ D
C
4.87
Don!e? 3
m /s¿
%
?
Ca#!al !e %om%eo
C D L
? ? ?
Coe,icien&e !e r#'osi!a! !e Hazen illiams Diáme&ro in&erior a$ro+ima!o mF Lon'i&#! !e la &#%er/a con !iáme&ro cons&an&e mF
Perdidas de Car#a ocal A!emás !e las $Jr!i!as !e car'a $or ,riccin &am%iJn se $resen&a en la l/nea !e im$#lsin $er!i!as !e car'a !enomina!as locales $ro!#c&o !e los accesorios ins&ala!os. Para es&e e-em$lo los o%)iaremosF
Potencia de +m"ulsión Es&a%leci!as las $er!i!as se $roce!e a calc#lar la $o&encia necesaria $ara im$#lsar la col#mna !e a'#a !es!e el $ozo al reser)orio. Para es&o es necesario conocer cier&os $aráme&ros como? 2 C#a!al !e Bom%eo %F 2 Al&#ra !inámica &o&al3 re$resen&a!a $or la !i,erencia !el ni)el má+imo !e las a'#as en el si&io !e lle'a!a ( el ni)el !inámico !el $ozo incl#i!o las $Jr!i!as !e car'a &o&ales. 2 Al&#ra !e im$#lsin3 se o%&iene $or la !i,erencia !e ni)eles en&re la lle'a!a !e las a'as en el reser)orio ( el e-e !e la %om%a más las $Jr!i!as !e car'a !e !icho &ramo. 2 Al&#ra !e s#ccin3 se o%&iene $or la !i,erencia !e ni)eles en&re el e-e !e la %om%a ( el ni)el m/nimo !el a'#a en la ,#en&e más las $Jr!i!as !e car'a !el &ramo. La al&#ra !e s#ccin es&á con!iciona!a $or el )alor !e la $resin %aromJ&rica en l#'ar !e ins&alacin !el e"#i$o ( !e la $resin !e e)a$oracin !el a'#a $ara "#e no se $ro!#zca el ,enmeno !e ca)i&acin3 "#e ca#sa en los ala%es !el im$#lsor im$ac&os "#e $#e!en $ro)ocar s# !es&r#ccin en las zonas !on!e ello oc#rre
Potencia de Consumo La ener'/a "#e re"#iere la %om%a $ara s# normal ,#ncionamien&o es conoci!a como Po&encia !e Cons#mo PcF ( es calc#la!a $or la e+$resin?
Pc ( HP ) =
∗Qb∗ H 76∗ηb
1000
Don!e? H ?
Al&#ra !inámica &o&al mF
%
?
Ca#!al !e %om%eo
?
E,iciencia !e la %om%a KF
3
ηb
m /s¿
*56TA0,5 2
De ac#er!o con las consi!eraciones an&eriores !e !o&acin ( $o%lacin o%&enemos #n ca#!al me!io $ara la $o%lacin
Población ∗ Dotación q md = l /s 86400
qmd = 2
2490
∗130
86400
=3.75 l / s
Para el !iseo !e la l/nea !e im$#lsin re"#erimos !el Ca#!al Má+imo Diario
QMD=q.medio∗ K 1 →
=;
Coe,icien&e !e ca#!al má+imo !iario. Coe,icien&e $ico !el !/a !e ma(or cons#mo. =;7F
QMD =3.75 ∗2= 7.5 l / s 2
Calc#lo !el ca#!al !e %om%eo con el n*mero !e hora !e %om%eo N ;7 horas
b =¿ QMD∗( 24 / N ) Q¿
( )=
Q B =7.5∗
24 12
15 l
/s
De%i!o a "#e la al&#ra es consi!era%le3 he o$&a!o $or #sar #n sis&ema !e %om%eo en serie3 !i)i!en!o el al&#ra !e im$#lsin $ara ca!a %om%a3 as/ la clase !e la &#%er/a en am%os &ramos clase ;.99 MPa. La lon'i&#! horizon&al ahora &omar/a la mi&a! L<99 m ( #na ele)acin !e @9 m3 #san!o la ,rm#la !e Bresse &en!remos?
D =133.8 mm En %ase a es&e )alor o%&eni!o3 $roce!emos a %#scar los !iáme&ros !is$oni%les en el merca!o3 $ara lo "#e se #&iliz el ca&álo'o !e T#%er/as ( Accesorios !e P1C $ara A'#a Po&a%le3 !e Plas&i'ama3 con lo "#e o%&#)imos?
D nominal =125 mm 6 con es&os n#e)os !iáme&ros $roce!emos a !e&erminar las $Jr!i!as $or im$#lsin3 las )eloci!a!es ( $o&encias necesarias3 !e &al manera "#e $o!amos )eri,icar "#e es&os n#e)os !iáme&ros consi!era!os c#m$lan $ara el ca#!al a %om%ear?
hf i= 0.88 m V =1.22 m / s P=24.2 HP→ = 0.75 Ahora3 $ara la seleccin !e la %om%a re"#erimos !e cier&os !a&os como NPSH Ne& Posi&i)e S#c&ion Hea!F.
NP!H = Pa − P" −! − hf s Dn!e? S
?
Car'a es&á&ica !e S#ccin.
Pa
?
Presin %aromJ&rica !el l#'ar.
P)
?
Presin !e )a$or a la &em$era&#ra T.
h,s
?
PJr!i!as !e car'a &o&ales en la s#ccin.
Para los !a&os !e $resin %aromJ&rica ( $resin !e )a$or3 se #&ilizaron las si'#ien&es &a%las en %ase a la al&i&#! ( &em$era&#ra !el l#'ar res$ec&i)amen&e?
Tabla 7& Presin BaromJ&rica se'*n al&i&#! !el l#'ar. Simn Arocha ;@.
Tabla 8& Presin !e 1a$or se'*n &em$era&#ra !el l#'ar. Simn Arocha ;@. Para la car'a es&á&ica !e s#ccin3 se consi!era la Norma OPSCEPIS9.<;8; G#/as $ara el !iseo !e es&aciones !e Bom%eo !e A'#a $o&a%le3 las c#ales e+$lican el #so !e al&#ras !e s#ccin as#mien!o la $osi%ili!a! !e "#e el ,a%rican&e no $ro$on'a es&e !a&o $ara la ma(or/a !e las %om%as cen&r/,#'as la al&#ra !e s#ccin !e%e ser in,erior a
D nominal ( s#cción )=210 mm Dan!o como res#l&a!o?
hf s =0.005 m NP!H =7.9 − 0.27 −3.5− 0.005= 4.12 m O%&eni!os es&os !a&os $roce!emos a %#scar ca&álo'os $ara %om%as "#e c#m$lan con es&as con!iciones o%&eni!as en el !iseo. Para n#es&ro caso se consi!er a la casa Hi!ros&al en la l/nea !e %om%as $ara l/"#i!os lim$ios !e las "#e seleccionamos? BOMBA CENT5I4UGA ISO 7< Q Mo!elo <927<9?
3i#ura 1& C#r)a carac&er/s&ica !e la Bom%a seleccionada De lo "#e $o!emos !ecir "#e l a %om%a &iene #na e,iciencia !el >K3 con #n !iáme&ro !e la &#%er/a !e s#ccin !e 7;9 mm ( #n NPSH !e : m3 al ser es&e )alor menor al calc#la!o3 $o!emos !ecir "#e el !iseo !e la %om%a es el a!ec#a!o. CONCLUSIONES? 2 2
2
En la seleccin !e la &#%er/a se !e%e &ener en c#en&a la $resin es&á&ica "#e se 'enerará3 (a es&e !e,ine la clase !e la &#%er/a3 a!emás !e "#e !e,ine el n*mero !e %om%as en serie "#e se colocaran. Se $#!o no&ar "#e se $#e!e o$&ar como me-oramien&o !e #n sis&ema !e im$#lsin colocar %om%as en $aralelo3 c#an!o #n a#men&o en la !eman!a !e a'#a o%li'ase a incremen&ar el ca#!al %om%ea!o. Es&as $#e!en ser i'#ales o !e !i,eren&es ca$aci!a!es. En ocasiones el $osi%le más "#e #n a#men&o !e ca#!al3 se $recise #n a#men&o !e la car'a !inámica a )encer $or la %om%a3 como consec#encia !e mo!i,icaciones $re)is&as o hechas al sis&ema !e a%as&ecimien&o $ara a&en!er a zonas !esarrolla!as a ele)aciones ma(ores3 #n sol#cin es el aco$lamien&o !e %om%as en serie.
ANEROS?
