LINEA DE CONDUCCION AGUA POTABLE

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

Facultad de Ingeniería

Escuela Académico Profesional de Ing. Hidráulica

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA FACULTAD FACULT AD DE INGENIERÍA INGENIERÍA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA HIDRÁULICA

TRATAMIENTO Y AB ASTECIMIENTO ASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE POTAB LE

DISEÑO DISEÑO DE LA L A L ÍNEA DE CONDUCCIÓN CONDUCCIÓN Y ALMACENAMIENTO AL MACENAMIENTO PRESENTADO PRESENTADO POR EL AL UMNO:

GUERRERO MARTINEZ, Jeiner

DOCENTE:

ING. MÉNDEZ CRUZ, Gaspar.

CAJAMARCA-PERÚ 2018




DISEÑO DE LA LÍNEA DE CONDUCCIÓN Y ALMACENAMIENTO I.

INTRODUCCIÓN:

La naturaleza de la calidad del agua está relacionada con el uso destinado. Así, las aguas de uso doméstico están estrechamente ligadas a las propiedades de las fuentes de captación y a los sistemas de potabilización y distribución. Es pues, función del Ingeniero realizar las diferentes estructuras que conlleven al abastecimiento de agua de una determinada población, desarrollando para ello algunas de las tantas estructuras como pueden ser ser la Línea de Conducción, Conducción, el Almacenamiento. Almacenamiento. La derivación desde la zona de pre-tratamiento hasta el punto de almacenamiento se hace mediante una estructura hidráulica denominada "línea de conducción" Debido a las condiciones del terreno será necesario diseñar la conducción tanto por gravedad como por bombeo de tal manera que se pueda llevar el líquido elemento al punto de almacenamiento (reservorios).

1.1.OBJETIVOS: 1.1.1 Objetivo general ➢

Diseñar la Línea de Conducción, y el sistema de almacenamiento (Reservorio). de un sistema de agua potable para una ciudad ficticia.

1.1.2 Objetivos específicos ➢

Diseñar la tubería de conducción de agua, considerando un diámetro y clase de tubería adecuada.

➢

Calcular los diámetros comerciales y los gradientes de energía de los mismos.

➢

Diseñar el Sistema de Impulsión y succión dentro de la Línea de Conducción en los tramos de bombeo.

➢

Diseñar las cárcavas de bombeo.

➢

Calcular las longitudes de tubería de cada diámetro.

➢

Diseñar hidráulicamente las cámaras rompe presión.

➢

Calcular el volumen de equilibrio para tiempos de 12, 14, 16 y 18 horas para condiciones condiciones continuas y discontinuas.

➢

Dimensionar el reservorio o almacenamiento.

TRATAMIENTO Y BASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

1




1.1.3 Antecedentes Para poder desarrollar el trabajo en su tercera etapa, tenemos que agenciarse de datos calculados tanto en el primer y segundo avance del trabajo. Estos datos son: Caudal medio (Qm)

Caudal máximo diario

Caudal Ca udal máxim máximo horario

3465108.39

lt/d

40.11

lt/s

4504640.91

lt/d

52.14

lt/s

6237195.11

lt/d

72.19

lt/s

1.1.4 Alcances El docente a cargo del curso brindo los alcances respectivos para el desarrollo de este trabajo en las horas de clase además asigno un perfil de terreno a cada estudiante para la realización del diseño de la línea de conducción, además se realizó el taller donde los estudiantes despejamos algunas dudas con respecto al trazo de la línea piezométrica de la conducción.

1.1.5 Justificación La realización de esta parte del diseño de un sistema de abastecimiento de agua potable para una ciudad es importante ya es la línea que conduce el agua tratada tr atada hasta el reservorio y queda lista para su distribución. Se debe tener mucho cuidado ya que un mal diseño aseguraría el fracaso del proyecto.

II.

REVISIÓN DE LA LITERATURA.

1. SISTEMAS DE CONDUCCIÓN 1.1. Líneas de Conducción La línea de conducción es el tramo de tubería que transporta agua desde la captación hasta la planta potabilizadora, o bien desde esta al tanque de almacenamiento según la configuración del sistema de agua potable. Debe seguir en lo posible el perfil del terreno y ubicarse de manera que pueda inspeccionarse fácilmente. Puede diseñarse


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Escuela Académico Profesional de Ing. Hidráulica para trabajar por por gravedad gravedad o bombeo dependiendo básicamente de las condiciones del terreno. Conducción: Se denomina obras de conducción a las estructuras y elementos que sirven para transportar el agua desde la captación hasta al reservorio o planta de tratamiento. La estructura deberá tener capacidad para conducir como mínimo, el caudal máximo diario. El transporte del líquido elemento puede hacerse por formas de conducción: - Por gravedad. - Por bombeo.

a. Conducción por Gravedad Puede hacerse mediante canales y/o tuberías. El caudal de diseño será el correspondiente correspondiente al caudal máximo anual en la demanda diaria

A.-canales: Serán revestidos y techados, una velocidad en el flujo de agua que no produzca de los, sedimentos ni erosiones. Su cálculo será mediante cualquier fórmula conocida, empleando preferentemente la fórmula de Manning cuya ecuación es:

Donde:

     =  ∗ ℎ ∗ 

1

A = Sección transversal. n= coeficiente de rugosidad. Rh= radio hidráulico en m. S= pendiente por unidad de longitud. B.-tuberías: Consideraciones de diseño. Las consideraciones de velocidad mínima y máxima que se tiene en cuenta en el diseño hidráulico en un sistema de conducción en tuberías son: TRATAMIENTO Y BASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

3




 =0.6⁄  = 5 ⁄

La expresión (1,2, 3): representa la ecuación que sirve para calcular los diámetros máximos y mínimos. Las expresiones 1 y 2 se despejan de la expresión 1(ecuación de continuidad) (Sotelo Ávila, G, (2002) pág. 114).

 ∗ = ∗ …………………….(2)  =√ ∗4∗ …………………………..(3)  =√ ∗4∗ …………………………..(4) Donde: V = velocidad del flujo. D = diámetro A = área de la tubería. Q = caudal. La expresión (4) representa la ecuación de energía empleada en el diseño de tuberías para encontrar básicamente las pérdidas de energía. (Rocha, A, (2000) pág. 136; Mott, R, (1996) pág. 195; Sotelo Ávila, G, (1998) pág. 121).

 + 2 + =  + 2 + +∑   ………….. (5)   =energia de presio.  =energia de velocidad o cinetica  =energia potencial Dónde:

.

La expresión (5) representa la sumatoria de la pérdida de energía la cual está compuesta por perdidas locales (accesorios), y las perdidas por fricción. (Rocha, A, (2000) pág. 136; Mott, R, (1996) pág. 195; Sotelo Ávila, G, (1998) pág. 121). TRATAMIENTO Y BASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

4




∑   =∑ℎ +∑ℎ ……………………(6) La expresión (6) representa la ecuación empleada para determinar las perdidas longitudinales (Mott, R, (1996) pág. 195)

Hazen y Williams hf

10.67 4 * L 

1.852

C

. D

4.87

1.852

.Q

……………………………………….. (7)

Donde: Hf= representa las perdidas por fricción. L = Longitud de tubería. C= coeficiente de Hazen y Williams. D= diámetro de tubería. Q= caudal de conducción de la tubería. Fórmula es sencilla y su cálculo es simple debido a que el coeficiente de rugosidad "C" no es función de la velocidad ni del diámetro de la tubería. Es útil en el cálculo de pérdidas de carga en tuberías para redes de distribución de diversos materiales, especialmente de fundición, acero y PVC. Válido solamente para el agua que fluye en las temperaturas ordinarias (5 ºC - 25 ºC).

La expresión (7) representa la ecuación para el cálculo del gradiente hidrá ulico “S” es la relación entre la pérdida por fricción “hf” y la longitud “L” del conducto, es

decir, que es el Gradiente Hidráulico que se define como la pérdida de energía por unidad de longitud del conducto. (Rocha, A, (2000) pág. 150; Sotelo Ávila, G, (1998) pág. 121).

  =   ……………………………() TRATAMIENTO Y BASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

5




b. Conducción por bombeo La conducción por bombeo es necesaria cuando se requiere adicionar energía para obtener la carga dinámica asociada con el gasto de diseño. Este tipo de conducción se usa generalmente cuando la elevación del agua en la fuente de abastecimiento es menor a la altura piezométrica requerida en el punto de entrega. El equipo de bombeo proporciona la energía necesaria para lograr el trasporte del agua.

Consideraciones de diseño. Las consideraciones de velocidad mínima y máxima que se tiene en cuenta en el diseño hidráulico en un sistema de conducción en tuberías son:

 =0.6⁄  = 2 ⁄

La expresión (1,2, 3): representa la ecuación que sirve para calcular los diámetros máximos y mínimos. Las expresiones 1 y 2 se despejan de la expresión 1(ecuación de continuidad) (Sotelo Ávila, G, (2002) pág. 114).

 ∗ = ∗ …………………….(9)  =√ ∗4∗ …………………………. . (10)  =√ ∗4∗ …………………………. . (11) CHEQUEO DEL FENOMENO DE CAVITACION: 0.70

B

2

hs=0.80

Patm.

1

0.25 Pcsucción


6



Escuela Académico Profesional de Ing. Hidráulica Aplicando Bernoulli entre los puntos 1 y 2 tenemos:

 + 2 + =  + 2 + +− (12 ) Luego:

        =   2 +ℎ − (13) Nota. - Para evitar la cavitación debe cumplirse lo siguiente NPSHD > NPSHR ❖

Definiciones

. Cámaras rompe presión: Estructura que permite disipar la energía y reducir la presión relativa a cero (presión atmosférica), con la finalidad de evitar daños a la tubería.

. Carga dinámica: En cualquier punto de la línea, representa la diferencia de la carga estática y la pérdida de carga por fricción en la tubería.

. Golpe de ariete: Se denomina a la sobrepresión que reciben las tuberías, por efecto del cierre brusco del flujo de agua.

. Línea gradiente hidráulica: Es la línea que indica la presión en columna de agua a lo largo de la tubería bajo condiciones de operación.

. Línea de impulsión: En un sistema por bombeo, es el tramo de tubería que conduce el agua desde la estación de bombeo hasta el reservorio.

. Nivel de carga estática: Representa la carga máxima a la que puede estar sometida una tubería al agua cuando se interrumpe bruscamente el flujo.

. Pérdida de carga unitaria (hf): Es la pérdida de energía en la tubería por unidad de longitud debida a la resistencia del material del conducto al flujo del agua. Se expresa en m/km o m/m

. Pérdida por tramo (Hf): Viene a representar el producto de pérdida de carga unitaria por la longitud del tramo de tubería.


7




. Reservorio: Es la instalación destinada al almacenamiento de agua para mantener el normal abastecimiento durante el día.

. Válvula de aire: Válvula para eliminar el aire existente en las tuberías; se las ubica en los puntos altos de la línea.

. Válvula de purga: Válvula ubicada en los puntos más bajos de la red o conducción para eliminar acumulación de sedimentos. ❖

Estructuras Complementarias: Cámara rompe-presión Al existir fuerte desnivel entre la captación y algunos puntos a lo largo de la línea de conducción, pueden generarse presiones superiores a la máxima que puede soportar la tubería. En este caso se sugiere la instalación de cámaras

rompe-presión cada 50 m de desnivel La tubería de ingreso estará por encima de nivel del agua. Golpe de Ariete:

Cuando la velocidad del agua se anula súbitamente por inversión de la corriente en las bombas, o en la tubería por el cierre de una válvula, la energía dinámica del tubo se convierte en energía de presión y se produce un choque en el tubo. Comenzando con el punto de cierre la onda de sobre presión retrocede a través de la tubería con velocidad e intensidad constante hasta que alcance ha llegar a un TRATAMIENTO Y BASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

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Escuela Académico Profesional de Ing. Hidráulica depósito, inmediatamente después, debido a la electricidad dar agua comprimida y a la del tubo al dilatarse, se produce una inversión de la corriente del agua. Por esta causa se origina un reflejo dentro de la tubería que de nuevo produce un choque o martilleo, y el ciclo de presiones alta, normal y subnormal, se repite una y otra vez, aunque con menores oscilaciones, hasta que finalmente se amortigua por fricción. El fenómeno se manifiesta por el ruido del choque y la presión puede llegar a ser tan alta que reviente la tubería.

1.2. RESERVORIO También es conocido como tanque regulador, el cual es importante para regular el consumo horario, almacenar agua contra incendios, agua de reserva o para emergencias, además de asignar una presión adecuada para su distribución. ➢

Funciones:

•

Realiza un trabajo eficaz de interrelación entre el régimen variado y uniforme.

•

Almacena el agua durante los períodos en que el consumo es inferior al caudal de aporte.

•

Permite responder momentáneamente a las necesidades de consumo cuando por efectos de separación o conservación de las estructuras anteriores al reservorio se interrumpe el aporte requerido en el reservorio.

•

Permite alcanzar una presión uniforme de servicio para mantener los requerimientos de cada ciudad.

➢

Clasificación:

•

Por su Función: De cabecera. Flotante.

•

Por su Posición: Apoyados. Elevados.

•

Por el Material: De Concreto. De Mampostería.


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Escuela Académico Profesional de Ing. Hidráulica De Fierro. De Madera Tratada. •

Por su Forma: Cilíndricos. Cónicos. Esféricos. Mixtos.

➢

Capacidad de un reservorio:

•

Un reservorio tendrá capacidad para:

•

Regular el consumo horario (volumen de equilibrio).

•

Almacenar agua por reserva (volumen de emergencia).

•

Almacenar agua contra incendios (volumen por incendio).

CALCULO HIDRAULICO DE LA CAPACIDAD DE REGULACION: Existen dos métodos: Método Gráfico. Método Analítico. a. Método gráfico: El cálculo de la capacidad de regulación se determina mediante el diagrama de masas, mediante el siguiente procedimiento: 1°. -Se traza la curva integral de consumo partiendo de las 00.00 horas (media noche); para esto se traza todas las coordenadas en cantidades acumuladas del consumo diario. El aporte total debe ser igual al 100%. Si el aporte durante el día es uniforme, la curva integral de aporte es una recta inclinada cuya pendiente es el gasto suministrado en la unidad de tiempo. 2°. -Se determina las diferencias entre las ordenadas de las curvas integrales de aporte y consumo; estas diferencias representan el contenido de agua en el reservorio.

b. Método Analítico: TRATAMIENTO Y BASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

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Escuela Académico Profesional de Ing. Hidráulica Para este método se completan las columnas exceso y defecto del método gráfico, todo referido a una determinada hora; anotando las diferencias de ordenadas: los excesos con signo (+) y con signo (-) los defectos. Se toman los máximos valores absolutos de exceso y defecto. La capacidad de regulación del reservorio está dada por la suma absoluta de los valores máximos.

VOLUMEN DE RESERVA: Según el R.N.C. este volumen debe justificarse de acuerdo con las reservas adicionales. Según las recomendaciones de Salud y de Defensa Civil, debe ser de 5% a 15%.

VOLUMEN POR INCENDIO: Este volumen se calcula con la siguiente fórmula: Vci = 0.5 *

P * t

P: Población en miles. P < 30000 hab.



t = 3horas.

CASETA DE CONTROL Y DE VALVULAS: La finalidad que cumple este elemento es la de albergar a los accesorios de control para la salida de agua del reservorio, en la cual puede entrar satisfactoriamente una persona con fines de mantenimiento, reparación u otro caso. III.

DD


11



Escuela Académico Profesional de Ing. Hidráulica III. DISEÑO Y CALCULOS. TUBERIA DE CONDUCCION CAUDAL DE DISEÑO *Caudal máximo diario (Qmaxd) =

52.14 l/s 0.05214 m³/s

1. CONDUCCION POR GRAVEDAD a. Consideraciones de diseño: dadotos brindados por el docente y por revisión literaria: Material de la Tubería =

Presión Máxima = Presión Mínima = Velocidad Mínima = Velocidad Máxima =

PVC clase = C=

5 140

50 m.c.a 1 m.c.a 0.60 m/s 5.00 m/s

b. Relacion L/D Si: L / D L / D

≥ 2000

< 2000

(Tuberia larga) (Tuberia corta)

* Explicacion:

Tuberia larga: Se obvia las pérdidas de carga locales y se toma en cuenta solamente las pérdidas de carga por fricción.

Tuberia corta: Hay que calcular todas las pérdidas de carga ( locales y por fricción) c. Diámetro máximo y mínimo: Teniendo en cuenta las velocidades máxima y mínima se encontrarán los diámetros mínimo y máximo respectivamente. Formula a utilizar:

=

4 ∗   ∗


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Escuela Académico Profesional de Ing. Hidráulica Dmáx = Dmáx =

0.3326 m 13.10 pulg

Dmín = Dmín =

0.1152 m 4.54 pulg

Los diámetros comerciales disponibles son: 6", 8", 10", 12"

d. Cálculo de velocidades y gradientes de velocidad de los diámetros comerciales obtenidos Diámetro Pulg. metros 6 0.1524 8 0.2032 10 0.254 12 0.3048 * Velocidad (m/s)

 = 4∗∗ V6" =

2.86 m/s

Aceptable

V8" =

1.61 m/s

Aceptable

V 10" =

1.03 m/s

Aceptable

V 12" =

0.71 m/s

Aceptable

* Gradiente Hidráulico (m/m)

. 10.∗  =  . ∗  . Sf6" =

0.046

Sf8" =

0.011

Sf10" =

0.004

Sf12 " =

0.002

* Gradiente Hidráulico (en 100m)

ℎ =  ∗100 hf6" =

4.6 m

hf8" =

1.1 m

hf10" =

0.4 m

hf12" =

0.2 m


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Escuela Académico Profesional de Ing. Hidráulica 2. CONDUCCIÓN POR BOMBEO A. CAUDAL DE BOMBEO Y DIAMETRO DE SUCCION E IMPULSION a.Caudal de bombeo Debido a la topografía del terreno, se hace necesario hacer uso de bombas para conducir el agua. Este bombeo se realizará las 24 horas, para lo cual se utilizarán 2 bombas, cada una de las cuales trabajará 12 horas continuas.

 =  ∗

24 

Donde: QB =

Caudal de bombeo.

Qm =

0.0401 m³/s

NºHB =

24

* Como el bombeo es las 24 horas el caudal de bombeo es el Q maxd

QB =

0.0521 m³/s

b. Rango de Velocidades para bombeo Vmáx =

2.0 m/seg

Vmín =

0.6 m/seg

c. Calculamos los diámetros máximo y mínimo: Formula a utilizar:

=

4 ∗  ∗

Dmáx = Dmáx =

0.3326 m 13.10 pulg

Dmín = Dmín =

0.1822 m 7.17 pulg

Los diámetros comerciales disponibles son: 8", 10", 12"

d. Calculo del diametro economico de la tuberia de impulsion (Fórmula de MARQUARD) TRATAMIENTO Y BASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

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 =  ∗  ∗  Donde: K: va de 0.9 a 1.4

 = 24 K=

1.2 1

DI =

0.2740 m

DI =

10 pulg

=

Diametro economico es =

10 pulg

0.254 m

DI =

e. Verificación de la Velocidad de Impulsión (V I )

 = 4 ∗∗  

VI =

1.03 m/s

Aceptable

f. Calculo del diametro de la tuberia de succion Para la tubería de succión tomaremos una diámetro superior al diámetro de la tubería de impulsión. D s =

12 ''

D s =

0.3048 m

(Asumido)

* Verificación de la Velocidad de Succión (V S)

 = 4 ∗∗  

Vs =

0.71 m/s

Aceptable

B. DIMENSIONAMIENTO DEL CÁRCAMO DE BOMBEO


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Escuela Académico Profesional de Ing. Hidráulica a. Hallando el "h" h = 0.5 Ds 0.10 m

Se concidera el minimo

(Para evitar que el aire ingrese a la tubería)

0.25 m

h=

b. Hallando el " h' " h' = 2.5 Ds + 0.10 0.86 m

h' =

c. Borde libre

    = 2 +0.20 0.23 m

b =

0.30 m

Bode libre asumido =

d. Hallando el volumen del carcamo de bombeo

 =  Donde el volumen es :

 =  ∗  Donde = Tiempo retencion esta Entre 3 - 5 min T ret =

3 min

V=

9.38 m³

(Asumido)

e. Area de la base cuadrada del carcamo de bombeo

h



a

a


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Escuela Académico Profesional de Ing. Hidráulica  =  ∗  * Altura de agua el carcamo de bombeo "H"

 = ℎ + ℎ H=

1.1 m

Luego:

=

 

a=

2.9 m

C. CHEQUEO DEL FENOMENO DE CAVITACION: TABLA N° 1 Altitud m.s.n.m. 2000 2500 3000 3500 4000

H de succión maxima (m) 3.60 3.40 3.30 3.15 3.00

Para Cajamarca (2750 m.s.n.m) Corresponde: Altura de succión Presión de vapor a una temperatura de 20 ºC es Presión atmosferica en Cajamarca Adoptaremos una altura de succión de Aceleracion de la gravedad

= 3.30 = 0.18 m.c.a. = 7.48 m.c.a. = 0.80 m = 9.81 m/s² 0.70

B

2

hs=0.80

Patm.

1

0.25 Pcsucción


17



Escuela Académico Profesional de Ing. Hidráulica Aplicando Bernoulli entre los puntos 1 y 2 tenemos:

1 

+

1  2

+ 1 =

 

+

  2

+  +  1−

Luego:

 =

   



  2

+ ℎ   1−

Nota.- Para evitar la cavitación debe cumplirse lo siguiente NPSHD > NPSHR a. Cálculo de pérdidas de carga en la tubería de succión * Pérdidas por Fricción:

Según Darcy:

ℎ =  ∗





∗

 

2

Estimamos "f" con el diagrama de Moody: ** Número de Reynolds

 =

 ∗  

Temperatura del agua : Viscosidad Cinemática :

T= υ =

20 ºC 0.01007 cm²/s

Diámetro interior de la tubería de succion:

Ds =

0.3048 m

Velocidad del agua dentro de la tubería:

Vs =

0.71 m/s

Longitud de succion :

LS =

1.75 m

2E+05

R e =

** Rugosidad relativa:

 =

 

Rugosidad absoluta tuberia PVC : ε/D =

=

0.0015 mm

5E-06


18




Entonces : f =

0.016

** Hallando lasPérdidas por friccion:

hf =

0.0024 m

* Perdidas locales

   ℎ =∑∗ 2 Codo de 90º Canastilla Válvula de pie

hL =

K= K= K=

1 6 6

0.34 m

* Perdidas de carga total

PC Succión = 0.341 m

b. Cálculo de NPSH disponible

  −       =  − 2 +ℎ −   TRATAMIENTO Y BASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

19



Escuela Académico Profesional de Ing. Hidráulica NPSHD =

6.138

NPSHR =

4.00

(Dado por el fabricante)

Donde: NPSHD

>

NPSHR

6.14

>

4.00

Aceptable

Por lo tanto podemos afirmar que no existe cavitación. D. ALTURA TOTAL DE BOMBEO a. Cálculo de pérdidas de carga en la tubería de impulsión * Pérdidas por Fricción:

Según Darcy: ℎ =  ∗





∗

 

2

Estimamos "f" con el diagrama de Moody: ** Número de Reynolds

 =

 ∗  

Temperatura del agua : Viscosidad Cinemática :

T= υ =

20 ºC 0.01007 cm²/s

Diámetro interior de la tubería de impulsion

DI =

0.2540 m


VI=

1.03 m/s


LI =

152.86 m

(Plano perfil)

3E+05

R e =

** Rugosidad relativa:

 =

 

Rugosidad absoluta tuberia PVC : ε/D =

=

0.0015 mm

6E-06


20




Entonces : f =

0.015

** Hallando lasPérdidas por friccion:

hf =

0.49 m

* Perdidas locales

   ℎ =∑∗ 2 Codo de 90º Canastilla Válvula de pie

hL =

K= K= K=

1 6 6

0.70 m

* Perdidas de carga total

PC Impulsin = 1.19 m

b. Altura de bombeo total HB = H succión + H impulsiòn + P c. Succión + P c impulsión TRATAMIENTO Y BASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

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Escuela Académico Profesional de Ing. Hidráulica Hsucción =

0.80 m

Himpulsiòn =

28.00 m

Pc. Succión =

0.34 m

Pc impulsión =

1.19 m

HB=

(Plano perfil)

30.33 m

E. POTENCIA DE LA BOMBA

∗  ∗   = 5∗ * Eficiencia de la bomba: n=

75%

(Asumimos:)

x

* Peso especifico del agua

=

1000 Kgs/m³

Reemplazando, encontramos la potencia de la bomba P=

28.11 HP

Entonces elegimos una bomba comercial:

P=

30 HP

F. G OLPE DE ARIETE PARA LA TUBERÍA DE IMPULSIÓN a. Calculo de la celeridad "a" para tuberias de PVC

=

9900 4.3+∗ 

* Tuberia de PVC

K=

33.3

DI =

0.254 m

e=

6.70 mm

a=

273.45 m/seg


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Escuela Académico Profesional de Ing. Hidráulica b. Calculo del tiempo de parada

 =  + ∗ ∗∗ TABLA Nº2 Pendiente 40 33 < 20

C 0 0.5 1

Pendiente de conduccion promedio =

37.89%

(plano perfil)

0.2

C=

TABLA Nº3 K 1.75 1.5 1.25 1 1.75

K=

Longitud < 500 500-1500 1500-2000 >2000 ( L < 500 m)

Diámetro interior de la tubería de impulsion

DI =

0.2540 m


VI =

1.03 m/s


LI =

152.86 m

g= Hm =

9.81 m/s² 29.19 m

Aceleracion de la gravedad : Altura de impusion :

(Plano perfil)

* reemplazando valores de tiene:

T=

1.16 seg

c. Longitud critica de impulsion y sobrepresion

 =  2∗  158.8 m

LC =

>

152.86 m

* Como la longitud critica es mayor a la longitud de impulsion entonces se trata de un cierre lento por lo tanto hallamos la sobrepresion con la formula de MICHAUD

S/P



a



V g.


23



Escuela Académico Profesional de Ing. Hidráulica  = S/P =

2 ∗   ∗   ∗ 27.61 m

d. Presion maxima y minima del golpe de ariete * Pmáx =

H I + S/P

Pmáx =

( Se emplea una tuberia clase 7.5)

55.61 m

* Pmin =

H I - S/P

Pmin =

0.39 m

G. DISEÑO HIDRAULICO DE LA CAMARA ROMPE-PRESION a. Hallando el volumen de la camara rompe-presion  =

 

;

Donde el volumen es :  =  ∗ 

Donde = Tiempo retencion esta Entre 3 - 5 min T ret =

(Asumido)

3 min

V=

9.38 m³

e. Area de la base cuadrada de la camara rompe-presion

h 

a

a


24



Escuela Académico Profesional de Ing. Hidráulica 2

=  ∗

* Asignamdo una altura de: H=

1.5 m

Luego:   =

a=



2.5 m

* Bode libre asumido =

0.30 m

Punto

X

Y

1

0.00

1 49.20

2

21.2

146.1

CRP 1

45.5

4

Línea de conducción Longitud DX DY (m)

Long. Acum.

Diam. Clase (pulg)

0.0

0.0

0.0

0.0

21.2

-3.1

21.4

21.4

6

5

139

24.2

-7.0

25.2

46.7

6

5

66.7

130

21.2

-9.1

23.1

69.7

5

87.9

120

21.2

-10.0

23.5

93.2

6

106.1

110

18.2

-10.0

20.8

113.9

7

116.7

100

10.6

-10.0

14.6

128.5

8

136.4

90

19.7

-10.0

22.1

150.6

P7

178.8

83

42.4

-6.7

42.9

193.6

10

200.0

85

21.2

1.2

21.2

214.8

11

218.2

90.0

18.2

5.5

19.0

233.8

12

233.3

100. 0

15.2

10.0

18.2

251.9

13

242.4

110. 0

9.1

10.0

13.5

265.5

14

250.0

120. 0

7.6

10.0

12.5

278.0

15

263.6

130. 0

13.6

10.0

16.9

294.9

16

275.8

131

12.1

1.2

12.2

307.1

17

290.9

130. 0

15.2

-1.2

15.2

322.3

CRP2

297.0

128

6.1

-2.4

6.5

328.8

19

300.0

120. 0

3.0

-7.6

8.2

337.0

20

309.1

110. 0

9.1

-10.0

13.5

350.5

21

319.7

100. 0

10.6

-10.0

14.6

365.1

22

327.3

90.0

7.6

-10.0

12.5

377.6

23

336.4

80.0

9.1

-10.0

13.5

391.1

P6

369.7

74

33.3

-5.8

33.8

425.0

25

390.9

80.0

21.2

5.8

22.0

446.9

26

406.1

90.0

15.2

10.0

18.2

465.1

27

416.7

100. 0

10.6

10.0

14.6

479.7

28

433.3

110. 0

16.7

10.0

19.4

499.1

29

460.6

115

27.3

5.5

27.8

526.9

6 6 6 6 6 6 10 10 10 10 10 10 10 10 10 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6

5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5


25




574.9 588.4 603.0 621.1 629.0 680.7 774.8 831.3 861.7 887.4 987.4 1087.6 1116.6 1144.0 1165.3 1188.8 1208.4 1223.8 1232.9 1240.5 1268.1 1278.1 1298.9 1304.9 1311.0 1345.8 1361.5 1367.0 1386.0 1413.6 1418.5

6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 8 8 8 8 8 8 8

5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5

16.8

1435.3

8

5

10.9

30.8

1466.1

10

7.5

47.0

10.0

48.0

1514.1

10

7.5

90

9.1

0.5

9.1

1523.2

10

7.5

1013.6 1057.6 1063.6 1081.8 1097.0

90 80 78 70 60

13.6 43.9 6.1 18.2 15.2

-0.5 -10.0 -1.5 -8.5 -10.0

13.6 45.1 6.2 20.1 18.2

1536.8 1581.9 1588.2 1608.2 1626.4

10 10 10 6 6

7.5 7.5 7.5 5 5

73

1100

57

3.0

-2.7

4.1

1630.5

6

5

74

1115.2

50

15.2

-7.3

16.8

1647.3

6

5

75

1133.5

40

18.3

-10.0

20.9

1668.1

6

5

30 31

481.8 490.9 500.0

113 110.0 103

21.2 9.1 9.1

-2.1 -3.3 -7.3

21.3 9.7 11.6

548.2 557.9 569.6

504.5 513.6 524.2 539.4 545.5 493.9 400.0 343.9 374.2 400.0 500.0 600.0 627.3 654.5 675.8 697.0 715.2 730.3 739.4 747.0 772.7 772.7 790.9 797.0 803.0 836.4 848.5 851.5 869.7 895.5 900.0

100.0 90.0 80.0 70.0 65 60.0 55 48 46 45 45 40.0 30.0 28 30.0 40.0 47 50.0 51 50.0 40.0 30.0 20.0 20 20.0 30.0 40.0 45 50.0 60.0 62

4.5 9.1 10.6 15.2 6.1 -51.5 -93.9 -56.1 30.3 25.8 100.0 100.0 27.3 27.3 21.2 21.2 18.2 15.2 9.1 7.6 25.8 0.0 18.2 6.1 6.1 33.3 12.1 3.0 18.2 25.8 4.5

-2.7 -10.0 -10.0 -10.0 -5.0 -5.0 -5.0 -7.1 -2.1 -0.3 -0.6 -4.8 -10.0 -2.3 2.3 10.0 7.4 2.6 0.6 -0.6 -10.0 -10.0 -10.0 -0.3 0.3 10.0 10.0 4.5 5.5 10.0 1.8

5.3 13.5 14.6 18.2 7.9 51.8 94.1 56.5 30.4 25.8 100.0 100.1 29.0 27.4 21.3 23.5 19.6 15.4 9.1 7.6 27.6 10.0 20.8 6.1 6.1 34.8 15.7 5.5 19.0 27.6 4.9

CBI

915.2

69

15.2

7.3

65

943.9

80.0

28.8

66

990.9

90.0

67

1000.0

68 69 CBS 71 72

CRP3 33 34 35 36 P5 38 39 P4 P3 42 43 44 45 P2 47 48 49 50 51 52 53 54 55 P1 57 58 59 60 61 62 63


26



Escuela Académico Profesional de Ing. Hidráulica 76

1148.5

30

15.0

-10.0

18.0

1686.2

6

5

P8

1187.9

25

39.4

-4.8

39.7

1725.9

6

5

78

1218.2

30

30.3

4.8

30.7

1756.5

6

5

79

1236.4

40

18.2

10.0

20.8

1777.3

6

5

80

1251.5

50

15.2

10.0

18.2

1795.5

6

5

81

1266.7

60

15.2

10.0

18.2

1813.6

6

5

82

1292.4

67

25.8

7.3

26.8

1840.4

6

5

83

1300

66

7.6

-0.9

7.6

1848.0

6

5

84

1319.7

60

19.7

-6.4

20.7

1868.7

6

5

85

1339.4

50

19.7

-10.0

22.1

1890.8

6

5

86

1350.0

40

10.6

-10.0

14.6

1905.4

6

5

87

1362.1

30

12.1

-10.0

15.7

1921.1

6

5

88

1383.3

20

21.2

-10.0

23.5

1944.5

6

5

P9

1381.8

18

-1.5

-1.5

2.1

1946.7

6

5

90

1369.7

16

-12.1

-2.7

12.4

1959.1

6

5

91

1300

13

-69.7

-3.0

69.8

2028.9

6

5

92

1242.4

10

-57.6

-2.7

57.6

2086.5

6

5

P10

1230.3

8

-12.1

-1.5

12.2

2098.7

6

5

P11

1257.6

7

27.3

-1.5

27.3

2126.0

6

5

95

1300

7

42.4

-0.3

42.4

2168.5

6

5

96

1400

6

100.0

-0.6

100.0

2268.5

6

5

97

1500

- 0.78

100.0

-6.8

100.2

2368.7

6

5

Características de la tubería Longitud Total =

Diámetro 6" 8" 10 "

2368.694 m

Longitud 1950.206 130.361 288.127


27




DISEÑO DEL RESERVORIO CAUDAL DE DISEÑO Caudal medio (Qm)

40.11 l/s 0.04011 m³/s

Consumo Diario =

3465.1 m³/dia

A. CAPACIDAD a. Volumen de Equilibrio TRATAMIENTO Y BASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

28



Escuela Académico Profesional de Ing. Hidráulica Variaciones Horarias Horas de funcionamiento : Caudal medio (L/s) : Horas

0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9 - 10 10 - 11 11 - 12 12 - 13 13 - 14 14 - 15 15 - 16 16 - 17 17 - 18 18 - 19 19 - 20 20 - 21 21 - 22 22 - 23 23 - 24

Consumo % m³

0.4 0.4 0.3 0.4 0.8 4.0 9.8 11.0 8.5 7.5 8.5 9.0 9.5 6.0 4.0 3.0 3.0 3.0 3.5 3.5 2.0 1.0 0.4 0.5

13.9 13.9 10.4 13.9 27.7 138.6 339.6 381.2 294.5 259.9 294.5 311.9 329.2 207.9 138.6 104.0 104.0 104.0 121.3 121.3 69.3 34.7 13.9 17.3

12 40.11

Tipo: Continuo Qm = 3465.11

Consumo Acumulado 13.9 27.7 38.1 52.0 79.7 218.3 557.9 939.0 1233.6 1493.5 1788.0 2099.9 2429.0 2636.9 2775.6 2879.5 2983.5 3087.4 3208.7 3330.0 3399.3 3433.9 3447.8 3465.1

Aporte % m³

TOTAL 100.0 3465.1

Aporte Acumulado 0.0 0.0 0.00 0.00 0.00 288.76 577.52 866.28 1155.04 1443.80 1732.55 2021.31 2310.07 2598.83 2887.59 3176.35 3465.11 3465.11 3465.11 3465.11 3465.11 3465.11 3465.11 3465.11

0 0 0 0 0 288.8 288.8 288.8 288.8 288.8 288.8 288.8 288.8 288.8 288.8 288.8 288.8 0 0 0 0 0 0 0

8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3 8.3

m³/día Diferencia Apor-Cons

Exeso Defecto

-13.9 -27.7 -38.1 -52.0 -79.7 70.5 19.6 -72.8 -78.5 -49.7 -55.4 -78.5 -119.0 -38.1 112.0 296.8 481.7 377.7 256.4 135.1 65.8 31.2 17.3 0.0

FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO 70.5 19.6 FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO 112.0 296.8 481.7 377.7 256.4 135.1 65.8 31.2 17.3 0.0

13.9 27.7 38.1 52.0 79.7 FALSO FALSO 72.8 78.5 49.7 55.4 78.5 119.0 38.1 FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO

100.0 3465.1

VAL. MAX = E+D=

481.7 119.0 600.6

CURVA DE CONSUMO CONTINUO DE 12 HORAS 2200 2000 1800 1600

E T 1400 R O 1200 P A 1000 Y O 800 M 600 U S 400 N O 200 C

Consumo Acumulado Aporte 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


29



Escuela Académico Profesional de Ing. Hidráulica Variaciones Horarias Horas de funcionamiento : 12 Caudal medio (L/s) : 40.11

Horas

Consumo m³ %

0-1 0.40 1-2 0.40 2-3 0.30 3-4 0.40 4-5 0.80 5-6 4.00 6-7 9.80 7 - 8 11.00 8-9 8.50 9 - 10 7.50 10 - 11 8.50 11 - 12 9.00 12 - 13 9.50 13 - 14 6.00 14 - 15 4.00 15 - 16 3.00 16 - 17 3.00 17 - 18 3.00 18 - 19 3.50 19 - 20 3.50 20 - 21 2.00 21 - 22 1.00 22 - 23 0.40 23 - 24 0.50

13.86 13.86 10.40 13.86 27.72 138.60 339.58 381.16 294.53 259.88 294.53 311.86 329.19 207.91 138.60 103.95 103.95 103.95 121.28 121.28 69.30 34.65 13.86 17.33

TOTAL 100.00

3465.1

Tipo: D iscontinuo Qm = 3465.10839 m³/día Aporte % m³


0 0 0 0 8.33 8.33 8.33 8.33 8.33 8.33 0 8.33 8.33 8.33 8.33 8.33 8.33 0 0 0 0 0 0 0

Diferencia Aporte Exeso Defecto Acumulado Apor-Cons 0.00 -13.86 FALSO 13.86 0.00 -27.72 FALSO 27.72 0.00 -38.12 FALSO 38.12 0.00 -51.98 FALSO 51.98 288.76 209.06 209.06 FALSO 577.52 359.22 359.22 FALSO 866.28 308.39 308.39 FALSO 1155.04 215.99 215.99 FALSO 1443.80 210.22 210.22 FALSO 1732.55 239.09 239.09 FALSO 1732.55 -55.44 FALSO 55.44 2021.31 -78.54 FALSO 78.54 2310.07 -118.97 FALSO 118.97 2598.83 -38.12 FALSO 38.12 2887.59 112.04 112.04 FALSO 3176.35 296.84 296.84 FALSO 3465.11 481.65 481.65 FALSO 3465.11 377.70 377.70 FALSO 3465.11 256.42 256.42 FALSO 3465.11 135.14 135.14 FALSO 3465.11 65.84 65.84 FALSO 3465.11 31.19 31.19 FALSO 3465.11 17.33 17.33 FALSO 3465.11 0.00 0.00 FALSO

0 0 0 0 288.759 288.759 288.759 288.759 288.759 288.759 0 288.759 288.759 288.759 288.759 288.759 288.759 0 0 0 0 0 0 0.000

100.00 3465.1

VAL. MAX = E+D=

481.65 118.97 600.62

CURVA DE CONSUMO DISCONTINUO DE 12 HORAS 2200 2000 1800 1600

E T R 1400 O P 1200 A Y 1000 O 800 M U 600 S N O 400 C


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


30



Escuela Académico Profesional de Ing. Hidráulica Variaciones Horarias Horas de funcionamiento : Caudal medio (L/s) : Consumo % m³

Horas

0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9 - 10 10 - 11 11 - 12 12 - 13 13 - 14 14 - 15 15 - 16 16 - 17 17 - 18 18 - 19 19 - 20 20 - 21 21 - 22 22 - 23 23 - 24

0.40 0.40 0.30 0.40 0.80 4.00 9.80 11.00 8.50 7.50 8.50 9.00 9.50 6.00 4.00 3.00 3.00 3.00 3.50 3.50 2.00 1.00 0.40 0.50

14 40.11 Consumo Acumulado 13.86 27.72 38.12 51.98 79.70 218.30 557.88 939.04 1233.58 1493.46 1788.00 2099.86 2429.04 2636.95 2775.55 2879.51 2983.46 3087.41 3208.69 3329.97 3399.27 3433.92 3447.78 3465.11

13.86 13.86 10.40 13.86 27.72 138.60 339.58 381.16 294.53 259.88 294.53 311.86 329.19 207.91 138.60 103.95 103.95 103.95 121.28 121.28 69.30 34.65 13.86 17.33

TOTAL 100.00 3465.108

%

Tipo: Continuo Qm = 3465.1084 m³/día Aporte m³

0

7.14 247.51 7.14 247.51 7.14 247.51 7.14 247.51 7.14 247.51 7.14 247.51 7.14 247.51 7.14 247.51 7.14 247.51 7.14 247.51 7.14 247.51 7.14 247.51 7.14 247.51 7.14 247.51 0 0 0 0 0 0 0

Aporte Diferencia Exeso Apor-Cons Acumulado 0.00 -13.86 FALSO 0.00 -27.72 FALSO 0.00 -38.12 FALSO 247.51 195.53 195.53 495.02 415.32 415.32 742.52 524.22 524.22 990.03 432.15 432.15 1237.54 298.49 298.49 1485.05 251.47 251.47 1732.55 239.09 239.09 1980.06 192.07 192.07 2227.57 127.71 127.71 2475.08 46.04 46.04 2722.59 85.64 85.64 2970.09 194.54 194.54 3217.60 338.10 338.10 3465.11 481.65 481.65 3465.11 377.70 377.70 3465.11 256.42 256.42 3465.11 135.14 135.14 3465.11 65.84 65.84 3465.11 31.19 31.19 3465.11 17.33 17.33 3465.11 0.00 0.00

100.00 3465.108 VAL. MAX = E+D=

Defecto

13.86 27.72 38.12 FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO

524.22 38.12 562.34


E T R 1400 O P 1200 A Y 1000 O 800 M U S 600 N O 400 C


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


31




Horas

0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9 - 10 10 - 11 11 - 12 12 - 13 13 - 14 14 - 15 15 - 16 16 - 17 17 - 18 18 - 19 19 - 20 20 - 21 21 - 22 22 - 23 23 - 24

Consumo m³ %

0.40 0.40 0.30 0.40 0.80 4.00 9.80 11.00 8.50 7.50 8.50 9.00 9.50 6.00 4.00 3.00 3.00 3.00 3.50 3.50 2.00 1.00 0.40 0.50

13.86 13.86 10.40 13.86 27.72 138.60 339.58 381.16 294.53 259.88 294.53 311.86 329.19 207.91 138.60 103.95 103.95 103.95 121.28 121.28 69.30 34.65 13.86 17.33


TOTAL 100.00 3465.11

Tipo: Discontinuo Qm = 3465.1084 m³/día Aporte % m³

0

7.14 7.14 7.14 7.14 7.14 7.14 7.14 0 7.14 7.14 7.14 7.14 7.14 7.14 7.14 0 0 0 0 0

0 0 0 0.0 247.51 247.51 247.51 247.51 247.51 247.51 247.51 0.00 247.51 247.51 247.51 247.51 247.51 247.51 247.51 0 0 0 0 0

Diferencia Aporte Exeso Acumulado Apor-Cons 0.00 -13.86 FALSO 0.00 -27.72 FALSO 0.00 -38.12 FALSO 0.00 -51.98 FALSO 247.51 167.81 167.81 495.02 276.71 276.71 742.52 184.64 184.64 990.03 50.99 50.99 1237.54 3.96 3.96 1485.05 -8.42 FALSO 1732.55 -55.44 FALSO 1732.55 -367.30 FALSO 1980.06 -448.98 FALSO 2227.57 -409.38 FALSO 2475.08 -300.47 FALSO 2722.59 -156.92 FALSO 2970.09 -13.37 FALSO 3217.60 130.19 130.19 3465.11 256.42 256.42 3465.11 135.14 135.14 3465.11 65.84 65.84 3465.11 31.19 31.19 3465.11 17.33 17.33 3465.11 0.00 0.00

Defecto

13.86 27.72 38.12 51.98 FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO 8.42 55.44 367.30 448.98 409.38 300.47 156.92 13.37 FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO

100.00 3465.11

VAL. MAX = E+D=

276.71 448.98 725.69


E T R 1400 O P 1200 A Y 1000 O M 800 U S 600 N O 400 C


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


32




Horas

0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9 - 10 10 - 11 11 - 12 12 - 13 13 - 14 14 - 15 15 - 16 16 - 17 17 - 18 18 - 19 19 - 20 20 - 21 21 - 22 22 - 23 23 - 24

Consumo % m³

0.40 0.40 0.30 0.40 0.80 4.00 9.80 11.00 8.50 7.50 8.50 9.00 9.50 6.00 4.00 3.00 3.00 3.00 3.50 3.50 2.00 1.00 0.40 0.50


13.86 13.86 10.40 13.86 27.72 138.60 339.58 381.16 294.53 259.88 294.53 311.86 329.19 207.91 138.60 103.95 103.95 103.95 121.28 121.28 69.30 34.65 13.86 17.33

TOTAL 100.00 3465.11

Tipo: Continuo Qm = 3465.1084 m³/día

%

Aporte m³

6.25 2 16.57 6.25 216.57 6.25 216.57 6.25 216.57 6.25 216.57 6.25 216.57 6.25 216.57 6.25 216.57 6.25 216.57 6.25 216.57 6.25 216.57 6.25 216.57 6.25 216.57 6.25 216.57 6.25 216.57 216.57 6.25

0.0 0.0 100.00

Aporte Diferencia Exeso Defecto Apor-Cons Acumulado 0.0 -13.86 FALSO 13.86 0.0 -27.72 FALSO 27.72 0.0 -38.12 FALSO 38.12 0.0 -51.98 FALSO 51.98 216.57 136.87 136.87 FALSO 433.14 214.84 214.84 FALSO 649.71 91.83 91.83 FALSO 866.28 -72.77 FALSO 72.77 1082.85 -150.73 FALSO 150.73 1299.42 -194.05 FALSO 194.05 1515.98 -272.01 FALSO 272.01 1732.55 -367.30 FALSO 367.30 1949.12 -479.92 FALSO 479.92 2165.69 -471.25 FALSO 471.25 2382.26 -393.29 FALSO 393.29 2598.83 -280.67 FALSO 280.67 2815.40 -168.06 FALSO 168.06 3031.97 -55.44 FALSO 55.44 3248.54 39.85 39.85 FALSO 3465.11 135.14 135.14 FALSO 3465.11 65.84 65.84 FALSO 3465.11 31.19 31.19 FALSO 3465.11 17.33 17.33 FALSO 3465.11 0.00 0.00 FALSO

3465.11

VAL. MAX = E+D=

214.84 479.92 694.75


E T 1400 R O 1200 P A Y 1000 O 800 M U S 600 N O 400 C

Consumo Acumulado

200 0

Aporte 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


33




Horas

0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9 - 10 10 - 11 11 - 12 12 - 13 13 - 14 14 - 15 15 - 16 16 - 17 17 - 18 18 - 19 19 - 20 20 - 21 21 - 22 22 - 23 23 - 24

Consumo m³ %

0.40 0.40 0.30 0.40 0.80 4.00 9.80 11.00 8.50 7.50 8.50 9.00 9.50 6.00 4.00 3.00 3.00 3.00 3.50 3.50 2.00 1.00 0.40 0.50

13.86 13.86 10.40 13.86 27.72 138.60 339.58 381.16 294.53 259.88 294.53 311.86 329.19 207.91 138.60 103.95 103.95 103.95 121.28 121.28 69.30 34.65 13.86 17.33



TOTAL 100.00 3465.11

0 0 0 6.25 6.25 6.25 6.25 6.25 6.25 6.25 6.25 0 6.25 6.25 6.25 6.25 6.25 6.25 6.25 6.25 0 0 0 0

0 0 0.0 216.569 216.569 216.569 216.569 216.569 216.569 216.569 216.569 0.0 216.569 216.569 216.569 216.569 216.569 216.569 216.569 216.569 0 0 0 0

100.00

3465.11

Diferencia Aporte Exeso Defecto Acumulado Apor-Cons 0.00 -13.86 FALSO 13.86 0.00 -27.72 FALSO 27.72 0.00 -38.12 FALSO 38.12 216.57 164.59 164.59 FALSO 433.14 353.44 353.44 FALSO 649.71 431.41 431.41 FALSO 866.28 308.39 308.39 FALSO 1082.85 143.80 143.80 FALSO 1299.42 65.84 65.84 FALSO 1515.98 22.52 22.52 FALSO 1732.55 -55.44 FALSO 55.44 1732.55 -367.30 FALSO 367.30 1949.12 -479.92 FALSO 479.92 2165.69 -471.25 FALSO 471.25 2382.26 -393.29 FALSO 393.29 2598.83 -280.67 FALSO 280.67 2815.40 -168.06 FALSO 168.06 3031.97 -55.44 FALSO 55.44 3248.54 39.85 39.85 FALSO 3465.11 135.14 135.14 FALSO 3465.11 65.84 65.84 FALSO 3465.11 31.19 31.19 FALSO 3465.11 17.33 17.33 FALSO 3465.11 0.00 0.00 FALSO

VAL. MAX = E+D=

431.41 479.92 911.32


E T R 1400 O P 1200 A Y 1000 O M 800 U S 600 N O 400 C


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


34



Escuela Académico Profesional de Ing. Hidráulica Variaciones Horarias Horas de funcionamiento : 18 Caudal medio (L/s) : 40.11 Horas

0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9 - 10 10 - 11 11 - 12 12 - 13 13 - 14 14 - 15 15 - 16 16 - 17 17 - 18 18 - 19 19 - 20 20 - 21 21 - 22 22 - 23 23 - 24

Consumo % m³

0.40 0.40 0.30 0.40 0.80 4.00 9.80 11.00 8.50 7.50 8.50 9.00 9.50 6.00 4.00 3.00 3.00 3.00 3.50 3.50 2.00 1.00 0.40 0.50


13.86 13.86 10.40 13.86 27.72 138.60 339.58 381.16 294.53 259.88 294.53 311.86 329.19 207.91 138.60 103.95 103.95 103.95 121.28 121.28 69.30 34.65 13.86 17.33

TOTAL 100.00 3465.11

Tipo: Continuo Qm = 3465.1084 m³/día Aporte % m³

5.56 192.51 5.56 192.51 5.56 192.51 5.56 192.51 5.56 192.51 5.56 192.51 5.56 192.51 5.56 192.51 5.56 192.51 5.56 192.51 5.56 192.51 5.56 192.51 5.56 192.51 5.56 192.51 5.56 192.51 5.56 192.51 5.56 192.51 192.51 5.56 0.0 0.0

Aporte Diferencia Exeso Acumulado Apor-Cons 0.0 -13.86 FALSO 0.0 -27.72 FALSO 0.0 -38.12 FALSO 0.0 -51.98 FALSO 192.51 112.81 112.81 385.01 166.71 166.71 577.52 19.64 19.64 770.02 -169.02 FALSO 962.53 -271.05 FALSO 1155.04 -338.43 FALSO 1347.54 -440.45 FALSO 1540.05 -559.81 FALSO 1732.55 -696.49 FALSO 1925.06 -711.89 FALSO 2117.57 -657.99 FALSO 2310.07 -569.43 FALSO 2502.58 -480.88 FALSO 2695.08 -392.33 FALSO 2887.59 -321.10 FALSO 3080.10 -249.87 FALSO 3272.60 -126.67 FALSO 3465.11 31.19 31.19 3465.11 17.33 17.33 3465.11 0.00 0.00

Defecto

13.86 27.72 38.12 51.98 FALSO FALSO FALSO 169.02 271.05 338.43 440.45 559.81 696.49 711.89 657.99 569.43 480.88 392.33 321.10 249.87 126.67 FALSO FALSO FALSO

100.00 3465.11

VAL. MAX = E+D=

166.71 711.89 878.60


E T 1400 R O 1200 P A Y 1000 O 800 M U S 600 N O 400 C


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


35




Horas

0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9 - 10 10 - 11 11 - 12 12 - 13 13 - 14 14 - 15 15 - 16 16 - 17 17 - 18 18 - 19 19 - 20 20 - 21 21 - 22 22 - 23 23 - 24

Consumo m³ %

0.40 0.40 0.30 0.40 0.80 4.00 9.80 11.00 8.50 7.50 8.50 9.00 9.50 6.00 4.00 3.00 3.00 3.00 3.50 3.50 2.00 1.00 0.40 0.50

13.86 13.86 10.40 13.86 27.72 138.60 339.58 381.16 294.53 259.88 294.53 311.86 329.19 207.91 138.60 103.95 103.95 103.95 121.28 121.28 69.30 34.65 13.86 17.33


TOTAL 100.00 3465.11


0 5.56 5.56 5.56 5.56 5.56 5.56 5.56 5.56 5.56 0 5.56 5.56 5.56 5.56 5.56 5.56 5.56 5.56 5.56 0 0 0 0

0 192.506 192.506 192.506 192.506 192.506 192.506 192.506 192.506 192.506 0 192.506 192.506 192.506 192.506 192.506 192.506 192.506 192.506 192.506 0 0 0 0

94.44

3465.11

Diferencia Aporte Exeso Acumulado Apor-Cons 0.00 -13.86 FALSO 192.51 164.79 164.79 385.01 346.90 346.90 577.52 525.54 525.54 770.02 690.33 690.33 962.53 744.23 744.23 1155.04 597.15 597.15 1347.54 408.50 408.50 1540.05 306.47 306.47 1732.55 239.09 239.09 1732.55 -55.44 FALSO 1925.06 -174.80 FALSO 2117.57 -311.47 FALSO 2310.07 -326.88 FALSO 2502.58 -272.97 FALSO 2695.08 -184.42 FALSO 2887.59 -95.87 FALSO 3080.10 -7.32 FALSO 3272.60 63.91 63.91 3465.11 135.14 135.14 3465.11 65.84 65.84 3465.11 31.19 31.19 3465.11 17.33 17.33 3465.11 0.00 0.00

VAL. MAX = E+D=

Defecto

13.86 FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO 55.44 174.80 311.47 326.88 272.97 184.42 95.87 7.32 FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO FALSO

744.23 326.88 1071.10


E T 1400 R O P 1200 A Y 1000 O M 800 U S 600 N O 400 C


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


36



Escuela Académico Profesional de Ing. Hidráulica Según los gráficos, para las diferentes horas y tipos de bombeo, tenemos:

Horas

Tipo

E+D

12

Continuo Discontinuo

600.62 600.62

14

Continuo Discontinuo

562.34

Continuo Discontinuo Continuo Discontinuo

694.75 911.32 878.60 1071.10

16 18

725.69

De los valores para exeso mas el defecto, elegimos el menor, pues será éste el que proporcione un reservorio de menor tamaño y por lo tanto más económico, con ello lograremos un diseño tecnico-económico. Este valor representa el caudal medio consumido en un día, que nos brindará el volumen de equilibrio (VE)

VE =

562.34 m³

El mismo que representa un % del caudal medio:

= 16.23%

b. Volumen Contra Incendios (V ci ) 1/2 Q CI = 0.5 P

P= Población en miles La población final (obtenida en la primera parte del trabajo) en miles es: P=

27644 Hab 27.6 mil

QCI =

2.63 l/s

Para hallar el Vci, necesitamos conocer el valor de t, que se obtiene de tablas entrando con la población en miles. Este valor es:

V CI = Q CI x t


37



Escuela Académico Profesional de Ing. Hidráulica TABALA N°4 P (miles)

t (horas)

< 30 30 - 50 > 50

3 4 5

De acuerdo a nuestros dato tenemos que:

t= Vci =

3 Hor 28.39 m³

c. Volumen de Reserva (V R ) Es un valor comprendido entre 5 - 10% del volumen total

10% Vt

VR =

* Volumen Total V T = V E + V ci + V R V T = (V E + V ci ) / 0.9

VT =

656.37 m³

Tenemos además: VR =

65.64 m³

B. DIMENSIONES DEL RESERVORIO bl

H

D

Diseñando un reservorio cilíndrico


38




 = 4 ∗   ∗  Donde: H = profundidad (m) 3

VT = Volumen reservorio (cintos m ) K = constante en función del volumen (Tabla)

a. Hallando la altura del reservorio

 = 3 +  VT =

6.56 Cient

TABLA N°5 VT (cientos de m3) menos de 3 4-6 7-9 10 - 13 14 - 16 mas de 17 K=

1.7

H=

3.9 m

K 2.0 1.8 1.5 1.3 1.0 0.7

b. Hallando el diametro del reservorio

 = ∗∗4 D=

14.7 m

c. borde libre bl =

1.0 m

(asumido)

d. Altura total del reservorio H T = H + b l HT =

4.9 m


39




IV. CONCLUSIONES: ✓

Los diámetros de tubería utilizados y que figuran en el plano son de, 6” y 8’’ 10” y 12”.

✓

Los gradientes hidráulicos por cada 100 metros para cada tubería son: * Gradiente Hidráulico (en 100m)

✓

hf6" =

4.6 m

hf8" =

1.1 m

hf10" =

0.4 m

hf12" =

0.2 m

El diámetro de la tubería de impulsión es de 10 pulgadas y de la succión es de 12 pulgadas, ambas de clase 7.5.

✓

Las dimensiones de las cárcavas de bombeo son:

H= a=

✓

1.1 m 2.9 m

La longitud de la tubería es: Características de la tubería Longitud Total =

Diámetro 6" 8" 10 "

2368.694 m

Longitud 1950.206 130.361 288.127


40



Escuela Académico Profesional de Ing. Hidráulica ✓

Las dimensiones de las cámaras rompe-presión son: Base cuadrada de una arista de 2.5 metros y una altura de 1.5metros, así mismo tienes un borde libre de 0.3 metros

✓

Los volúmenes de equilibrio calculados son: Horas 12

14

16

18

✓

Tipo

E+D

Continuo

600.62

Discontinuo

600.62

Continuo

562.34

Discontinuo

725.69

Continuo

694.75

Discontinuo

911.32

Continuo

878.60

Discontinuo

1071.10

Las dimensiones del reservorio son: H

= 3.9 m

Diámetro

= 14.7 m

Borde libre

= 1.0 m

V. BIBLIOGRAFÍA: ➢

www.cepis.ops-oms.org

➢

Reglamento Nacional de Construcciones

➢ “Hidráulica General” /G. SOTELO ➢

Separata de Abastecimiento de Agua y Alcantarillado

➢

Abastecimiento de Agua y Alcantarillado VIERENDEL.


41




ORIGINALIDAD UTILIZACIÓN DE NUEVOS MATERIALES PARA LA CONDUCCIÓN DE AGUA Y UNIONES DE TUBERIAS UNIONES TIPO PVC Este tipo de unión tiene muchas ventajas con respecto a las otras uniones como resistencia a la corrosión, a la acción electrolítica que destruye las tuberías de cobre, las paredes lisas y libres de porosidad que impiden la formación de incrustaciones comunes en las tuberías metálicas proporcionando una vida útil mucho más larga con una mayor eficiencia, este tipo de uniones proporciona alta resistencia a la tensión y al impacto; por lo tanto pueden soportar presiones muy altas, como también pueden brindar seguridad, comodidad, economía. Este tipo de unión consiste en conexiones soldadas, son simples uniones con soldadura liquida. Estas mismas características la tiene la tubería CPVC que es para agua caliente. Procedimiento para instalar este tipo de uniones: 1. La ventaja que, al cortar este material, deja bordes limpios sin filos agudos. 2. Se debe probar que el tubo al entrar a la unión debe quedar ajustado; si no probar con otra tubería. 3. Se debe limpiar las puntas del tubo con limpiador removedor, se debe hacer, aunque aparente estar limpio. 4. Aplicar la soldadura generosamente en el tubo y muy poca en la campana de la unión. 5. No quitar el exceso de soldadura de la unión. En una unión bien hecha debe aparecer un cordón de soldadura entre la unión y el tubo. 6. Toda la aplicación desde el comienzo de la soldadura, hasta la terminación debe tardar más de un minuto. 7. Dejar secar la soldadura una hora antes de mover la tubería y esperar 24 horas para PVC y 48 horas para CPVC. Antes de someter la línea a la presión de prueba.


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Escuela Académico Profesional de Ing. Hidráulica También existen tipos de uniones PVC roscadas, como adaptadores machos y adaptadores hembras, buje soldados-roscados, y universales. Estos tipos de uniones mencionados anteriormente son similares que para tubería CPVC (agua caliente). La diferencia entre estos tipos de material, para agua fría-presión PVC (poli cloruro de vinilo) y el CPVC agua caliente (poli cloruro de vinilo clorado).

UNIONES DE TUBO GALVANIZADO Estos tipos de uniones presentan muchas desventajas con respecto a los otros materiales y más que todo con la tubería PVC, estas fueron mencionadas anteriormente cuando se hablaron de las propiedades físicas y químicas de tal tubería sin embargo la tubería galvanizada se usa para agua fría y caliente; se acoplan normalmente mediante roscas las cuales se les debe poner teflón antes de unirse para evitar la fuga del agua. En los tipos de uniones que a la vez son accesorios e igualmente que en las otras tuberías se presentan uniones universales, reducciones de copa recta, reducciones machos, uniones rectas. Etc. Las pueden venir en las mismas dimensiones que las demás tuberías

UNIONES DE COBRE Este tipo de tuberías es utilizado para redes de gas o conducción de agua caliente, se presenta en dos tipos tubería de cobre rígida y flexible. Las uniones para tubería rígida de cobre, se presentan en muchos modelos como unión normal, reducciones rectas, racores, etc. Para soldar este tipo de uniones se utiliza una pasta especial para cobre no corrosiva (no ácida) hay dos tipos: soldaduras blandas nro. 50 y nro. 95.

UNION DE TUBERÍA DE COBRE RIGIDA POR SOLDADURA Soldadura de 50 partes de estaño y 50 partes de plomo funde a 183 c No. 95. liga de 95 partes de estaño y 5 partes de antimonio, funde a 230 Oc.

PROCEDIMIENTO PARA SOLDAR TUBERÍAS RÍGIDAS. TRATAMIENTO Y BASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

43



Escuela Académico Profesional de Ing. Hidráulica 1. Cortar el tubo con cortador de disco o segueta fina. 2. quitar las rebadas con lima o escariador o con el cortador de disco. 3. Limpiar el extremo del tubo al interior y exterior con lana de acero. 4. Aplicar una capa delgada y uniforme de pasta para soldadura al exterior del tubo y al interior de la unión que lo va a recibir. 5. Se empalma el tubo a la unión hasta el tope. Este tipo de soldadura se debe hacer con soplete de llama. 6. Aplicar la llama del soplete a la unión y no al tubo para así garantizar que la soldadura quede uniforme en todo el trabajo. 7. Alcanzada la temperatura se funde la soldadura y llena todo el espacio capilar, El exceso de soldadura se limpia con estopa o tela seca.

UNIONES EN TUBERÍA FLEXIBLE Metodología para acoplar la tubería de cobre flexible 1. Desenrollar adecuadamente la tubería. 2. Usar el corta tubo adecuado, aceitar con aceite la cuchilla. 3. Remover y limpiar con la rima que lleva el corta tubo, la revada interior que quede del corte. 4. Introducir el extremo del tubo en el orificio adecuado del bloque de la herramienta de expansión. 5. Apretar el cono de expansión sobre la parte del tubo que sobresale hasta que asiente aquel sobre el bisel formado. Lubricar cono. 6. Unir y colocar todos los accesorios que trae el racor unión como anillos, tuercas. Etc. Este sistema se puede unir mediante soldadura si uno de los extremos es ensanchado


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LINEA DE CONDUCCION AGUA POTABLE

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