abastos entrega final e1

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CAPITULO 1 FORMULACION DEL PROBLEMA INTRODUCCION El presente proyecto estudiara el Distrito de Mala, Provincia Cañete, Departamento Lima El distrito de Mala se encuentra posicionado entre dos cerros, las cuales provocan una pendiente sobre el poblado, por tal motivo se puede observar dos posiciones; una que se encuentran las viviendas, y la parte alta que se encuentran los reservorios una que otra vivienda. En estos últimos años la zona sufrió un incremento poblacional considerable y muchas familias por ello tuvieron que ocupar la parte alta del distrito, y para dar solución a este problema se realizará la proyección de un sistema de abastecimiento de agua potable (como la de implementar un equipo de bombeo, así como también la implementación de un reservorio). El presente trabajo consiste entonces en diseñar la línea de impulsión y sus correspondientes accesorios, teniendo que selección la mejor opción técnica económica que permita definir el tipo, diámetro y clase de tubería correspondiente; así como la elección del equipo de bombeo más idóneo para llevar el volumen necesario. El trabajo de diseño se realizó cumpliendo con todos los requerimiento y análisis que se exigen para trabajos de esta naturaleza, las cuales serán detalladas.

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Page 1: Abastos Entrega Final e1

CAPITULO 1

FORMULACION

DEL PROBLEMA

INTRODUCCION

El presente proyecto estudiara el Distrito de Mala, Provincia Cañete, Departamento Lima

El distrito de Mala se encuentra posicionado entre dos cerros, las cuales provocan una

pendiente sobre el poblado, por tal motivo se puede observar dos posiciones; una que se

encuentran las viviendas, y la parte alta que se encuentran los reservorios una que otra

vivienda.

En estos últimos años la zona sufrió un incremento poblacional considerable y muchas familias

por ello tuvieron que ocupar la parte alta del distrito, y para dar solución a este problema se

realizará la proyección de un sistema de abastecimiento de agua potable (como la de

implementar un equipo de bombeo, así como también la implementación de un reservorio).

El presente trabajo consiste entonces en diseñar la línea de impulsión y sus correspondientes

accesorios, teniendo que selección la mejor opción técnica económica que permita definir el

tipo, diámetro y clase de tubería correspondiente; así como la elección del equipo de bombeo

más idóneo para llevar el volumen necesario.

El trabajo de diseño se realizó cumpliendo con todos los requerimiento y análisis que se exigen

para trabajos de esta naturaleza, las cuales serán detalladas.

Page 2: Abastos Entrega Final e1

OBJETIVO GENERAL:

Implementar un sistema de abastecimiento de agua para el Distrito de Mala proyectando así

el sistema de bombeo hacia el reservorio proyectado, cuyo volumen está estimado para

satisfacer las necesidades de la población para un periodo de 10 años

OBJETIVOS ESPECIFICOS:

Diseñar la nueva línea de impulsión y accesorios, para transportar en forma

funcional y adecuada el agua potable hasta el reservorio proyectado.

Seleccionar una bomba que asegure el volumen de agua requerido para la demanda

proyectada, así como un costo mínimo en operación y mantenimiento.

Diseñar un reservorio que se adecue al volumen de consumo de la población no

esperando déficit de agua en algún periodo, satisfaciendo así a la población,

Page 3: Abastos Entrega Final e1

CAPITULO 2

UBICACIÓN DEL

PROYECTO

UBICACIÓN, ACCESOS Y DESCRIPCION DE LA OBRA

La zona de proyecto se encuentra ubicado en el Centro poblado Distrital de

Mala, provincia Cañete. El distrito de Mala se encuentra a 86 km de la Capital

del Perú Lima, es un distrito que pertenece a la provincia de Cañete,

departamento de Lima. Su superficie comprende una extensión de 797.41 km²

El proyecto se dividió en varias etapas:

Sistema de conducción

Sistema de aducción

Reservorio

Incluyendo en cada etapa todo lo que se requiera para el buen funcionamiento, mencionando

los parámetros básicos para determinar el volumen de reservorio, ya que su determinación será

de importancia para el diseño de una red de distribución, y todos los accesorios que se

requieran.

DESCRIPCION DEL TERRENO

El terreno que alberga el presente trabajo es un suelo estable y garantiza la seguridad de los

pobladores, el material predominante es la arena gruesa con presencia de cantos y una

pendiente máxima de 51% que

asegura la estabilidad del talud

del terreno.

Los pobladores que ocupan el

lugar lo hacen desde hace más de

30 años y no enfrentan problema

alguno con respecto a la

propiedad de los terrenos.

Page 4: Abastos Entrega Final e1

Tomar en cuenta que la descripción del sistema que se detalla a continuación, abarca gran

parte de la ciudad misma del proyecto del sistema de abastecimiento de agua potable para la

ciudad de mala. Ubicados en Cañete, el cual nace debido a la deficiencia de abastecimiento de

agua potable que presentan estos sectores, para el desarrollo de dicho proyecto se realizaron y

distribuyeron de la siguiente manera:

SECTOR I: Es la ubicada en la parte más alta de la ciudad en la cual alberga en ella el

reservorio y limitada del otro sector por medio de un canal, el cual se muestra en la figura;

MAPA DE LA CIUDAD DE MALA

Page 5: Abastos Entrega Final e1

SECTOR II Es una continuación

del sector I pero para una mayor

organización lo separaremos,

limitando con el sector I y el canal.

SECTOR III Aquel sector ubicado en la parte

baja de la ciudad y la cual sigue después del canal.

Page 6: Abastos Entrega Final e1

ASPECTO DEL DESARROLLO URBANO

En los sectores predominan los tipos de viviendas rurales y de ciudad. La distribución espacial

de esta población no posee ningún tipo de planificación urbanística, puesto que su crecimiento

ha sido de manera desorganizada como se muestra en la figura.

Actualmente existen de instituciones educativas ubicadas en la parte alta, también cuenta con

una cancha como lugar de esparcimiento y los comercios que prevalecen son de tipo

“bodegas”. Pero también vemos como asentamientos humanos fuera de la ciudad.

DISTRIBUCION URBANISTICA DE LOS SECTORES EN ESTUDIO

Page 7: Abastos Entrega Final e1

CAPITULO 3

DISEÑO

DE CAPTACION

Detalles previos al diseño:

a) Para abastecer a nuestra población de los servicios de Agua Potable, es necesario realizar

la captación de una fuente cercana donde podamos encontrar el recurso hídrico. Para ello,

tenemos 2 posibilidades: La primera posibilidad es desde el río Mala, mientras que la

segunda es apartir de un canal preexistente en el lugar, llamado canal Toro – Bujama. Para

la elección de nuestra fuente, y por motivos económicos y de funcionamiento adecuado,

escogemos la segunda opción, por encontrarse más cerca de la población de San Pedro de

Mala.

LEYENDA Rio Mala Canal Toro – Bujama Lugar de Captación

Page 8: Abastos Entrega Final e1

b) La obra de captación debe localizarse en zonas donde el suelo sea estable y resistente a la

erosión, procurando que la captación se realice en un sector recto del cauce.

Esta información la obtenemos de los planos geológicos del INGGEMET, en donde para LA

zona mostrada encontramos 2 tipos de Suelos: Depósitos Aluviales en su mayoría y

Granodiorita.

Hacer cortes en suelos aluvionales, resultan MÁS ESTABLES, debido a que por lo general la

resistencia al corte de los materiales es mayor, existiendo un mejor acomodo de las

partículas en cada estrato y con presencia de material cementante. Encontramos entonces

un suelo apto para nuestra captación.

DISEÑO DE LA CAPTACIÓN:

Periodo y Caudal de Diseño:

Para sistemas rurales pequeños, el PERIODO DE DISEÑO puede ser de 15 años y construido

sin etapas intermedias. Además, el caudal de diseño de la captación es igual al caudal

máximo diario, más la pérdida ocurrida en el transporte del agua entre la captación y la

planta de purificación (máximo 5% del caudal medio diario), más el consumo de agua en la

planta de purificación (entre 3 y 5% del caudal medio diario).

Calculando:

Caudal de diseño Qmd= 0.100 m3/s

En esta ocasión, las dimensiones del canal preexistente son:

Extracto del Mapa Geológico 26-J. Zona de Mala

Page 9: Abastos Entrega Final e1

Tipo de Bocatoma:

Los factores determinantes para la selección de la bocatoma más adecuada son la

naturaleza del cauce y la topografía general del proyecto. En nuestro caso particular,

optaremos por una BOCATOMA DE FONDO, utilizada en ríos (en este caso, canal)

relativamente pequeños o quebradas, en donde la profundidad del cauce no es muy

grande.

El agua se capta a través de una rejilla colocada en la parte superior de una presa, que a su

vez se dirige en sentido normal de la corriente. El ancho de esta presa puede ser igual o

menor que el ancho del canal.

Esta bocatoma consta de:

a. PRESA: Su cota superior está al mismo nivel de la cota del fondo del canal.

Construida generalmente en concreto ciclópeo, dentro encontramos el canal de

Aducción.

b. SOLADOS: Ubicados aguas arriba y aguas debajo de la presa, tienen por objetivo

proteger de la erosión. Puede construirse en concreto o enrocado.

c. MUROS LATERALES: Encauzan el agua hacia la rejilla y protegen los taludes. El

ancho depende de la estabilidad estructural. Al ser de concreto ciclópeo, el ancho

puede ser hasta de 60 cm, dependiendo de la estabilidad de los mismos muros.

d. REJILLA: Se coloca sobre el canal de aducción que se encuentra dentro de la presa.

La longitud de la rejilla y del canal de aducción pueden ser menores que la

longitud de la presa o el ancho de la garganta. El ancho mínimo es de 40 cm y

largo mínimo de 70 cm (que facilitarán el mantenimiento posterior). Los barrotes

suelen ser de hierro, y el espaciamiento entre barrote y barrote de ½”, ¾” o 1”.

e. CANAL DE ADUCCIÓN: Recibe el agua a través de la rejilla y entrega el agua

captada a la cámara de recolección. Tiene una pendiente entre 1 y 14%, con el fin

de dar una velocidad mínima adecuada y segura para realizar las labores de

limpieza. Puede ser de sección circular o rectangular (más fácil).

f. CÁMARA DE RECOLECCIÓN: Puede ser cuadrada o rectangular, con muros de

concreto reforzado cuyo espesor puede ser de 30 cm y su altura igual a la de los

muros laterales. Al interior, encontramos un vertedero de excesos lateral, que

entrega el agua a una tubería de excesos que regresa el agua al cauce. Hay que

dejar una tapa en la placa superior y una escalera para el acceso de personal de

mantenimiento.

Sin embargo, antes de realizar este diseño, es necesario VERIFICAR que el caudal de

diseño, caudal máximo diario, sea inferior al caudal mínimo del canal, en el sitio de

captación.

Page 10: Abastos Entrega Final e1

Acerca del Río Mala, como la gran mayoría de los ríos de la Costa, es de caudal irregular,

pues durante la estación de verano y los meses de Enero, Febrero y Marzo debido a las

lluvias estacionales en la región alto andina, incrementa notablemente su caudal, llevando

sus aguas hasta el mar. El resto del año, disminuye su caudal hasta secarse casi

completamente en su curso bajo.

REGISTRO DE CAUDALES(m3/s)

AÑO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SET OCT NOV DIC PROM

2006

2.2 1.8 1.7 7.6 8.8 4.42

2007 33.5 32.5 - 19.5 12.4 4.6 2.4 2.85 2.12 1.95 5.9 12.8 11.87

2008 33.3 36.7 46 27 11.6 5.6 1.53 1.5 1.86 1.78 2.6 8.2 14.81

2009 28.5 - - - 12.3 2.84 1.65 1.39 1.56 7.2 4.6 16.7 8.53

2010 20.1 9.5 - 8.1 3.3 1.42 2.1 1.5 1.68 1.45 5.8 12.7 6.15

2011 28.85 26.23 - - 9.9 3.615 1.92 1.888 1.804 2.816 - - 9.63

Esta tabla superior fue extraída de la información de acceso libre publicada por el

SENAMHI en su Data Histórica. La estación de encuentra aguas arribas de la zona de la

captación, encontrando que para esta estación los caudales superan valores de 4 m3/s.

Después de ello vendríamos a realizar un análisis regional hacia la zona donde se

encuentra nuestra canal. Sin embargo, para esta primera etapa podemos asumir que las

infiltraciones y evaporaciones se compensan con las precipitaciones existentes a lo largo

del río. Finalmente, concluimos que cumple con nuestro caudal de diseño (Qd ≈ 0.1

m3/s).

La presa y la garganta de la bocatoma se diseñan como un vertedero rectangular con

doble contracción, cuya ecuación corresponde a

DISEÑO DE CAPTACIÓN

Diseño de la ventana de Captación

Utilizaremos la sgte Fórmula:

H = (Q/c*L)2 / 3

Donde: Q: Caudal de diseño (m3/s)

c: constante del vertedero de cresta ancha

L: ancho de la ventana

h: alto de la ventana

Caudal de diseño:

Page 11: Abastos Entrega Final e1

Se captará un caudal igual a 3 veces el caudal maximo diario, a fin d dar un margen de seguridad, previendo que se presente obstrucción en la rejilla y para una posible ampliación del sistema en el futuro

Q: 1.00 m3/s

Constante del vertedero de cresta ancha: El vertedero lateral de la captación de diseñará como vertedero

frontal de cresta delgada ( según la expresión de Francis)

c: 1.84

Ancho de la ventana: Alto de la ventana: Aquí iteramos nuestros valores de H y L. Recordemos además que

el canal nos limita a utilizar alturas grandes.

L H

1 0.67 OK

1.1 0.62

1.2 0.59

1.3 0.56

1.4 0.53

Posteriormente se deriva las aguas de este canal subterráneo hacia una estación de bombeo. Sin embargo, necesitamos nuestro desarenador y planta de tratamiento antes de derivar las aguas por bombeo al reservorio.

Analizando el lugar, observamos que la pendiente es pronunciada. Y la diferencia de cotas entre el canal y la localizacion del tanque es elevado, generando entonces la preocupación de realizar varias estaciones de bombeo, ya realizadas finalmente.

Se recomienda; con el fin de obtener el caudal mínimo del río o canal, se puede recurrir a datos de

medición de caudal en la cuenca, a mediciones de caudal directas o al estudio hidrológico de la

cuenca.

Page 12: Abastos Entrega Final e1

CAPITULO 4

POBLACION

TENDENCIA AL CRECIMIENTO

El crecimiento de esta poblacion esta limitada por la topografia de la zona,

pero la adicion de personas se debe fundamentalmente al crecimiento de los

grupos que residen en los diferentes sectores o por las llegadas de nuevos

pobladores que se ven atraidos a la poblacion por la cercania de la ciudad.

METODOS DE ESTIMACION

Para estimar la población de consumo en un determinado año en el futuro, se utilizó como

fuente los censos realizados por el Instituto Nacional de Estadística e Informática (INEI), que

proporciona datos del crecimiento poblacional tanto en las zonas urbanas y rurales de la

capital.

Con cada método se obtendrá la población estimada para los próximos 10 años, cuyo valor

nos servirá como un parámetro de diseño muy importante para estimar el volumen de agua

requerida, y poder así diseñar el reservorio proyectado a utilizar.

Page 13: Abastos Entrega Final e1

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

1955 1965 1975 1985 1995 2005 2015 2025 2035

Hab

itan

tes

Años

METODO ARITMETICO

METODO INTERES SIMPLE

AÑO POBLACION r

1961 2646

1972 3600 86.73

1981 11432 870.22

1993 18712 606.67

1995 19922 605.00

2005 25269 534.70

2007 27881 1306.00

2032 44586

Tf 2032

rpromedio 668.22

Tu 2007

Tf-Tuc 25

Puc 27881

Pf 44586

AÑO POBLACION Pi+1- Pi Pi(ti+1 -ti) r

1961 2646 954 29,106 0.03277675

1972 3600 7,832 32,400 0.2417284

1981 11432 7,280 137,184 0.05306741

1993 18712 1,210 37,424 0.03233219

1995 19922 5,347 199,220 0.02683967

2005 25269 2,612 50,538 0.05168388

2007 27881

2033 57771

Promedio r= 0.0731 Tuc= 2007 Tf= 2033 Tf-Tuc= 26 Puc= 19,922 Pf= 57771

( )f fP P r t t

0 01 ( )P P r t t

1

1( )

i i

i i i

P Pr

P t t

0

0

f

f

P Pr

t t

Page 14: Abastos Entrega Final e1

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

1955 1965 1975 1985 1995 2005 2015 2025 2035

Hab

itan

tes

Años

METODO GEOMETRICO

AÑO POBLACION LOG(Pi+1/Pi) Ti+1 -Ti Log(1+r)

1961 2646 0.13371 11 0.0122

1972 3600 0.50182 9 0.0558

1981 11432 0.21400 12 0.0178

1993 18712 0.02721 2 0.0136

1995 19922 0.10326 10 0.0103

2005 25269 0.04272 2 0.0214

2007 27881

2032 98017

Promedio Log(1+r)= 0.022 Log(Puc)= 4.445 Tuc= 2007 Tf= 2032 Tf-Tuc= 25 Log(Pf)= 4.991 Pf= 98017

0( )

0(1 )t t

P P r

Page 15: Abastos Entrega Final e1

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040

Hab

itan

tes

Años

METODO LOGARITMICO

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

1955 1965 1975 1985 1995 2005 2015 2025 2035

Hab

itan

tes

años

Promedio r= 0.05029

Tuc= 2007

Tf= 2032

Tf-Tuc= 25

Puc= 27,881

Pf= 98017

AÑO POBLACION Ln(Pi+1)-Ln(Pi) Ti+1-Ti r

1961 2646 0.30788 11 0.02799

1972 3600 1.15548 9 0.12839

1981 11432 0.49275 12 0.04106

1993 18712 0.06266 2 0.03133

1995 19922 0.23775 10 0.02378

2005 25269 0.09837 2 0.04918

2007 27881

2032 98017

Page 16: Abastos Entrega Final e1

METODO DE MINIMOS CUADRADOS

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040

Hab

itan

tes

Años

i x y log(yi) x2 xy Xi*log(Yi)

1 1961 2646 3.423 3845521 5188806 6711.699

2 1972 3600 3.556 3888784 7099200 7013.029

3 1981 11432 4.058 3924361 22646792 8039.140

4 1993 18712 4.272 3972049 37293016 8514.336

5 1995 19922 4.299 3980025 39744390 8577.169

6 2005 25269 4.403 4020025 50664345 8827.189

7 2007 27881 4.445 4028049 55957167 8921.734

SUMA 13914 109462 28.4563641 27658814 218593716 56604.295

PROMEDIOS 1987.714 15637.429 4.065 3951259.143 31227673.714 8086.328

i iy a bx 2

0x x xy

a bn n n

0

x ya b

n n

ibx

iy ae log log logi iy a b e x

i iY A Bx 2

0x x xY

A Bn n n

0

x YA B

n n

Page 17: Abastos Entrega Final e1

GRAFICA FINAL Y POBLACION

POBLACION

AÑO Aritmético Interés simple

Geométrico logarítmico mínimos

cuadrados

1961 2646 2646 2646 2646 2646

1972 3600 3600 3600 3600 3600

1981 11432 11432 11432 11432 11432

1993 18712 18712 18712 18712 18712

1995 19922 19922 19922 19922 19922

2005 25269 22086 22086 22086 22086

2007 27881 27881 27881 27881 27881

2032 44586 57771 98017 98017 41203

PROMEDIO 47853

Dotación 260 litros/hab/dia

Población 24,505 hab

Qdiseño 62.3 l/s

Qdiseño 0.0623 m3/s

0

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20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

100000

110000

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040

Hab

itan

tes

Años

Aritmetico

Interes simple

Geometrico

logaritmico

minimos cuadrados

Page 18: Abastos Entrega Final e1

CAPITULO 5

DISEÑO DE LINEAS

DE CONDUCCION

Para ello resumiremos todos los datos obtenidos, para después proceder al respectivo

calculo:

PERIODO RECOMENDADO DE DISEÑO

Si:

2,000 < Población < 20,000 15 años

20,000 < Población 10 años

DOTACION

La dotación diaria por habitante se ajustara a los siguientes valores:

POBLACION CLIMA

Frio Templado

De 2,000 Hab a 10,000 Hab 120 Lts./Hab/Dia 150 Lts./Hab/Dia

De 10,000 Hab a 50,000 Hab 150 Lts./Hab/Dia 200 Lts./Hab/Dia

Mas de 50,000 Hab 200 Lts./Hab/Dia 250 Lts./Hab/Dia

Aumentando un 30%:

DOTACION = 260 Lts/Hab/Dia

VARIACIONES DE CONSUMO

Para los efectos de las variaciones de consumo se considerara las siguientes relaciones con

respecto al promedio anual de la demandas (Qp).

a) Máximo anual de la demanda diaria: 1.2 – 1.5 (K1)

Se recomienda usar K1 = 1.5 (para mayor seguridad)

Qmax Diario = Qp*K1

Page 19: Abastos Entrega Final e1

b) Máximo anual de la demanda horaria (K2):

- Para poblaciones de 2,000 a 10,000 Hab. K2 = 2.5

- Para poblaciones mayores a 10,000 Hab. K2 = 1.8

Qmax Horario = Qp*K2

c) El gasto máximo horario del día de máximo consumo:

Qmax Max = Qp*K1*K2

DEMANDA CONTRA INCENDIO

Como nuestra población llega muy aproximado a los 25,000 el cual está en el rango de

10,000 a 100,000 habitantes deberá proveerse este servicio de acuerdo a las características

propias de la localidad, considerándose la ocurrencia de un siniestro como máximo en

cualquier punto de la red, atendida por 2 hidratantes simultáneamente cada uno con 15

Lts/seg.

Recomendamos usar hidratantes de 16 Lts/seg. De capacidad. El tiempo mínimo de

funcionamiento de estos hidratantes será de 2 Horas como mínimo.

CONDUCCION

Por Tuberías:

- La velocidad mínima será adoptada de acuerdo a los materiales en suspensión, pero en

ningún caso será menor a 0.60 mts/seg.

- La velocidad máxima admisible será:

Tubos de concreto …………………………….. 3 mts./seg.

Tubos de A.C. Acero y PVC …………………………….. 5 mts./seg.

Para el cálculo de tuberías, se realizó de la siguiente manera considerando la fórmula de Darcy –

Weishbach:

Dotación 260 litros/hab/dia

Población 24,505 hab

Qdiseño 56.725 l/s

Qdiseño 0.0567 m3/s

Qmax. Diario 0.0851 m3/s

Qmax. Horario 0.1021 m3/s

Qmax. Max 0.1531 m3/s

Page 20: Abastos Entrega Final e1

Tramo 1-2:

Con estos datos sacaremos la Altura de la Bomba y la

perdida absoluta que tendrá dicha tubería:

f D k/D Re WOOD CHURCHIL ALTSUL HAALAND VON

KARMAN PROMEDIO

0.0200 0.231 9 0.0065 4.76E+05 0.0219 0.0332 0.0314 0.0331 0.0329 0.0305

0.0305 0.251 10 0.0060 4.37E+05 0.0212 0.0323 0.0307 0.0323 0.0320 0.0297

0.0297 0.250 10 0.0060 4.39E+05 0.0212 0.0324 0.0308 0.0323 0.0321 0.0298

D” = 10 “ (con el cual coincide con el diámetro comercial)

Q 0.0851

L 320

D 0.0299

f 0.02

cota Z2 118

cota Z1 44

visc. Cinema 9.86E-07

Hp 130

k 0.0015

eficiencia de bomba 0.7

Hbombeo 81.269

hf 7.269

Page 21: Abastos Entrega Final e1

Usando la fórmula de “BREESE”:

Q1 = Caudal de impulsión

√ ; K =constante 1.1 < K < 1.3

D = diametro mts.

Usando :

Qimpulsion = Qmax diar * 24/N ………….. donde N = 12

Qimpulsion = 0.1702

K = 1.1

D = 1.1 *(0.1702)´0.5 = 17.4”

El rango seria de 10“a 17.4”:

Siendo el más económico 10”

Tramo 2-3:

Con estos datos sacaremos la perdida absoluta que

tendrá dicha tubería:

f D k/D Re WOOD CHURCHIL ALTSUL HAALAND VON KARMAN PROMEDIO

0.0200 0.138 5 0.0108 7.94E+05 0.0274 0.0391 0.0355 0.0391 0.0389 0.0360

0.0360 0.156 6 0.0096 7.06E+05 0.0260 0.0376 0.0345 0.0376 0.0374 0.0346

0.0346 0.154 6 0.0097 7.11E+05 0.0261 0.0377 0.0346 0.0377 0.0375 0.0347

0.0347 0.155 6 0.0097 7.11E+05 0.0261 0.0377 0.0346 0.0377 0.0375 0.0347

D = 6” (diámetro comercial )

Con este diámetro de 6”se puede llevar hasta 37.5 Lts./seg OK!!

Q 0.0851

L 34

D 0.0347

f 0.02

cota Z2 110

cota Z1 118

visc. Cinema 9.86E-07

k 0.0015

hf = 8.000

Page 22: Abastos Entrega Final e1

Tramo 3-4:

Como 4 está más bajo que 4, se colocara una bomba en el punto 5 para que alcance altura:

Qimpulsion = Qmax diar * 24/N ………….. donde N = 12

Qimpulsion = 0.1702

Con estos datos sacaremos la Altura de la Bomba y la

perdida absoluta que tendrá dicha tubería:

f D k/D Re WOOD CHURCHIL ALTSUL HAALAND VON KARMAN PROMEDIO

0.0200 0.175 7 0.0086 6.29E+05 0.0247 0.0362 0.0336 0.0362 0.0360 0.0333

0.0333 0.193 8 0.0078 5.68E+05 0.0236 0.0350 0.0327 0.0350 0.0348 0.0322

0.0322 0.192 8 0.0078 5.72E+05 0.0237 0.0351 0.0328 0.0351 0.0349 0.0323

0.0323 0.192 8 0.0078 5.72E+05 0.0237 0.0351 0.0328 0.0351 0.0349 0.0323

D = 8” (diámetro comercial)

Con este diámetro de 8”se puede llevar hasta 37.5 Lts./seg OK!!

Q 0.0851

L 34

D 0.0323

f 0.02

cota Z2 125

cota Z1 118

visc. Cinema 9.86E-07

Hp 20

k 0.0015

eficiencia de bomba 0.7

Hbombeo 12.503

hf 2.503

Page 23: Abastos Entrega Final e1

CAPITULO 6

BOMBAS

Las bombas generalmente utilizadas en los sistemas de abastecimiento de agua y de

saneamiento son las centrifugas, por la cual esta guía tratara exclusivamente de ellas. Para

comprender mejor el procedimiento de selección de una bomba centrifuga, es importante

conocer sus principio de funcionamiento y la forma como se

Con los datos escogeremos una bomba que satisfaga nuestro requerimientos, escogeremos

dos bombas para la línea de conducción de acuerdo a

NORMAS – ESPECIFICACIONES TECNICAS, CATALOGO DE SELECCIÓN DE BOMBAS MARCA HIDROSTAL

Artículo 4.1.1 La calidad de las aguas de suministrarse deberá satisfacer las disposiciones

establecidas por la ley general de aguas y su reglamento, y específicamente las Normas Vigentes

de potabilidad de La Organización Mundial de la Salud O.M.S

Page 24: Abastos Entrega Final e1

RENDIMIENTO Y POTENCIA ABSORBIDA

La eficiencia de una bomba se mide en base al caudal que se descarga contra una altura

dada y con un rendimiento determinado. El rendimiento de la bomba viene dado por:

Dónde:

Pi = Potencia absorbida, HP Y = Peso específico del líquido a ser bombeado Q = Caudal, m3/s Ht = Altura manométrica, m n = Rendimiento de la bomba

Rendimientos de las bombas generalmente varían entre 60% y 85%

CURVAS CARACTERISTICAS DE LA BOMBA

Las características de funcionamiento de una bomba centrifuga se representa por una serie

de curvas en un gráfico de coordenadas Q-H, Q-P y Q-n. A cualquier punto Qx le

corresponde un valor en las ordenadas Hx, Px y nx, los cuales determinan las variables

dependientes de altura, potencia y rendimiento.

n = 70% Nuestras bombas

CURVAS CARACTERISTICAS DE

BOMBA CENTRIFUGA DE EJE LIBRE

Page 25: Abastos Entrega Final e1

CAPITULO 7

DISEÑO DE

RESERVORIO

CALCULO DE LA CAPACIDAD DEL RESERVORIO

Para el cálculo del volumen de almacenamiento se utilizaran métodos gráficos y analíticos.

Los primeros se basan en la determinación de la “curva de masa” o de “consumo integral”,

considerando los consumos acumulados; para los métodos analíticos, se debe disponer de

los datos de consumo por horas y del caudal disponible, que en nuestro caso equivale al

caudal diaria.

Poblacion 20,690 Hab

Dotacion 260 L/Hab/Dia

K1 1.50

K2 1.80

Page 26: Abastos Entrega Final e1

CONSUMO (m3) BOMBEO (m3)

BOMB-CONS (m3) TIEMPO

(hora)

VOLUMEN CONSUMIDO

(m3)

VOLUMEN CONSUMIDO ACUMULADO

(m3)

TIEMPO (h)

12 HORAS (m3)

0 184.66 0.00 0.00 0.00 0.00

1 195.62 195.62 0.00 0.00 -195.62

2 147.32 342.94 0.00 0.00 -342.94

3 123.11 466.05 0.00 0.00 -466.05

4 112.12 578.17 0.00 0.00 -578.17

5 125.31 703.48 448.28 448.28 -255.19

6 138.50 841.97 448.28 896.57 54.59

7 160.68 1,002.65 448.28 1,344.85 342.20

8 210.85 1,213.50 448.28 1,793.13 579.64

9 208.84 1,422.34 448.28 2,241.42 819.07

10 235.23 1,657.57 448.28 2,689.70 1,032.13

11 303.37 1,960.94 0.00 2,689.70 728.76

12 384.71 2,345.66 0.00 2,689.70 344.04

13 358.33 2,703.99 0.00 2,689.70 -14.29

14 334.15 3,038.14 0.00 2,689.70 -348.44

15 316.56 3,354.71 448.28 3,137.98 -216.72

16 298.98 3,653.68 448.28 3,586.27 -67.42

17 224.80 3,878.49 448.28 4,034.55 156.06

18 277.51 4,156.00 448.28 4,482.83 326.83

19 234.13 4,390.14 448.28 4,931.12 540.98

20 272.60 4,662.73 448.28 5,379.40 716.67

21 226.43 4,889.16 0.00 5,379.40 490.24

22 149.49 5,038.65 0.00 5,379.40 340.75

23 156.08 5,194.74 0.00 5,379.40 184.66

24 184.66 5,379.40 0.00 5,379.40 0.00

Page 27: Abastos Entrega Final e1

GRAFICA HORAS VS. VOLUMEN DE AGUA m3

0.00

500.00

1,000.00

1,500.00

2,000.00

2,500.00

3,000.00

3,500.00

4,000.00

4,500.00

5,000.00

5,500.00

6,000.00

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

VO

LUM

EN D

E A

GU

A m

3

HORAS

12 HORAS (m3)

VOLUMENCONSUMIDOACUMULADO (m3)

Page 28: Abastos Entrega Final e1

Máxima diferencia positiva bomba-cons. Acumulado= 1,032.13 m3

Máxima diferencia negativa bomba-cons. Acumulado= 578.17 m3

Volumen regulado= dif. (+) + dif(-)= 1,610.30 m3

Calculo De Qm, Qmd:

Caudal Medio

Qm= Dotacion*Poblacion

Qm= 62.26 L/S

Caudal Maximo

Diaro

Qmd= K1*Qm

Qmd= 93.39 L/S

Calculo Del Volumen Del Reservorio

Volumen Por

Incendio Vi= 120.00 M3

Volumen De Reserva Por Interrupcion De Servicio:

Ve= 0.07*Qmd

Ve= 564.84 M3

Volumen Del Reservorio

V= Vreg+Vi+Ve

V= 2,295.14 M3

Para: D=2a4h

V= 2,295.14 M3 Según Grafica, ”Gressy” H= 7.00 M

D= 21.00 M

Page 29: Abastos Entrega Final e1

UBICACION DEL RESERVORIO

Por lo cual considerando la topografía del terreno y la ubicación de la

fuente de agua, lo ubicamos en la parte más alta y cercana a

la ciudad.

DISEÑO DEL RESERVORIO

- Según la tabla del ACI SP-28 – CONCRETE THIN SHELLS:

Si: D= 21m

Entonces: f/D = 0.1

Por lo tanto: f= 2.1m

Page 30: Abastos Entrega Final e1

DISEÑO ESTRUCTURAL:

1. Análisis y diseño anular por presión hidrostática: Se considera un muro con base fija, extremo superior libre y carga triangular.

Según el PCA (Portland Cement Assocition), recomienda el uso de tablas en función de las condiciones de extremo y apoyo:

DATOS:

H= 7 m altura del tanque

BL= 0.37 m borde libre

HL= 6.63 m altura del liquido

Di= 21 m diámetro interior

del tanque

t= 0.25 m espesor del tanque

tl= 0.5 m espesor de la losa

f'c= 280 kgf/cm2 resistencia del

concreto

V= 2296.376 m3 capacidad del

tanque

Rd= 10.75 m radio de diseño del

tanque

H= 6.63 m altura del liquido

D= 21 m diámetro interior del tanque

t= 0.25 m espesor del tanque

R= 10.5 m radio interno del tanque

fa= 8.37

fa= 8 redondeado

Page 31: Abastos Entrega Final e1

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

-20.00 0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00

Alt

ura

(m

)

Tension (Tn/m)

Calculo del valor wu:

wu= 2.805 Tn/m3

fc= 1.7

factor de amplificación de carga

Cs= 1.65

coeficiente sanitario W= 195.2701 Tn/m

γ= 1 Tn/m3 peso especifico del agua

Var.H Altura Coef. T=Coef*W

1.0 6.63 -0.011 -2.15

0.9 5.97 0.104 20.31

0.8 5.30 0.218 42.57

0.7 4.64 0.335 65.42

0.6 3.98 0.443 86.50

0.5 3.32 0.534 104.27

0.4 2.65 0.575 112.28

0.3 1.99 0.53 103.49

0.2 1.33 0.381 74.40

0.1 0.66 0.151 29.49

0.0 0.00 0 0.00

Tensión máxima: Tmax= 112.28 Tn/m

DIAGRAMA DE TENSION

Page 32: Abastos Entrega Final e1

C= 0.0003

Coeficiente de contracción de fragua

f'c= 280 kgf/cm2 Resistencia del concreto

fy= 4200 kgf/cm2 Fluencia del acero grado 60

fct= 28 kgf/cm2 Resistencia admisible del concreto (0.1f'c)

fs= 2520 kgf/cm2 Resistencia admisible a tensión

Es= 2000000 kgf/cm2 Módulo de elasticidad del acero

Ec= 250998 kgf/cm2 Módulo de elasticidad del concreto

n= 7.97

Relación de módulos de elasticidad entre el acero y el concreto

Tmax= 112.28 Tn/m

t= 0.46 cm

Con lo que se puede considerar un espesor igual a :

t= 0.25 m

DISEÑO ESTRUCTURAL:

As= 29.70 cm2

Si usamos: Ф =3/4 AsФ= 2.85 cm2 Entonces la distribución será:

S =2As Ф /As

S= 0.19 m

Se colocara acero Ф 3/4@ 0.15 m

en dos capas hasta una altura de 3.32m

A partir de la altura de tensión máxima se calcula la siguiente distribución para un momento de H/2:

T= 104.27 Tn/m

As= 27.59 cm2

Si usamos: Ф =5/8 As= 1.98 cm2 Entonces la distribución será:

S =2As Ф /As

S= 0.14 m

Se colocara acero Ф 5/8@ 0.10 m

en dos capas hasta la altura final

2. Análisis y diseño en flexión por presión hidrostática:

Page 33: Abastos Entrega Final e1

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

-10.000 -8.000 -6.000 -4.000 -2.000 0.000 2.000 4.000

Alt

ura

(m

)

Momento (Tn.m/m)

wu= 2.21 Tn/m3

Calculo del valor de wu:

W= 644.07 Tn/m

fc= 1.7

factor de amplificación de carga

Cs= 1.3

coeficiente sanitario

γ = 1 Tn/m3 peso especifico del agua

Var.H Altura Coef. M=Coef*W

1.0 6.63 0.0000 0.000

0.9 5.97 0.0000 0.000

0.8 5.30 0.0001 0.064

0.7 4.64 0.0002 0.129

0.6 3.98 0.0008 0.515

0.5 3.32 0.0016 1.031

0.4 2.65 0.0028 1.803

0.3 1.99 0.0038 2.447

0.2 1.33 0.0029 1.868

0.1 0.66 -0.0022 -1.417

0.0 0.00 -0.0146 -9.403 Momento máximo: Mmax: 2.447 Tn.m/m

Momento mínimo: Mmin: -9.403 Tn.m/m

DIAGRAMA DE MOMENTO

Page 34: Abastos Entrega Final e1

Con el momento se realiza el diseño:

t= 0.25 m Espesor del muro

f'c= 280 kgf/cm2 Resistencia del concreto

fy= 4200 kgf/cm2 Fluencia del acero grado 60

r= 0.05 m recubrimiento

d= 20 cm Peralte del muro

φ= 0.9 b= 100 cm

DISEÑO ESTRUCTURAL: Momento positivo: Mu= 2.447 Tn.m/m

a= 0.005714

As= 3.24 cm2

si usamos Ф= 1/2 AsФ= 1.27 cm2 Entonces la distribución será:

S =AsФ/As

S= 0.39 m

Se colocara acero Ф1/2 @ 0.375 m

Momento negativo: Mu= -9.403 Tn.m/m

a= 0.021962

As= 12.45 cm2

si usamos Ф= 5/8 AsФ= 1.98 cm2 Entonces la distribución será:

S =AsФ/As

S= 0.16 m

Se colocara acero Ф 5/8 @ 0.15 m

Page 35: Abastos Entrega Final e1

3. Análisis y diseño en corte por presión hidrostática:

fa= 8

wu= 1.7 Tn/m3

calculo del valor de wu:

fc= 1.7

factor de amplificación de carga Cs= 1

coeficiente sanitario W= 74.73 Tn/m

γ = 1 Tn/m3 peso especifico del agua

Coef. V=Coef.*W

0.174 13.00 Carga Triangular en base fija

0.193 14.42 Carga Rectangular en base fija

0.096 7.17 Carga Triangular o Rectangular en base apoyada

-5.18 -387.08 Momento en el extremo

Calculo del cortante del concreto: t= 0.25 m Espesor del muro

f'c= 280 kgf/cm2 Resistencia del concreto r= 0.05 m recubrimiento

d= 20 cm Peralte del muro Ф= 0.85

b= 100 cm

Vc= 15076.61368 kgf

Vu= 7173.76608 kgf

Vu<Vc OK

Page 36: Abastos Entrega Final e1
Page 37: Abastos Entrega Final e1

CAPITULO 7

DISEÑO DE la línea De aducción

CÁLCULO DEL CAUDAL DE DISEÑO EN LA LÍNEA DE ADUCCIÓN

Para el cálculo de la línea de aducción el caudal de incendio según la normo de Sedapal

representaba el 7% del caudal máximo diario para la cual el caudal de diseño es el más

desfavorable en este caso el caudal máximo horario, trabajando con k2=1.8

Dotacion 260 litros/hab/dia Poblacion 20,690 hab Qmedio 62.262 l/s Qmedio 0.0623 m3/s Qmd= 93.39 l/s Qmh= 112.07 l/s Qincendio (7%Qmd)= 6.54 l/s

Qincen+Qmd= 99.93 l/s

Qdiseño= 112.07 l/s Qmh= 112.07 l/s

Page 38: Abastos Entrega Final e1

CAPITULO 8

RED DE DISTRIBUCION

REDES DE DISTRIBUCION

El abastecimiento de agua potable para localidades urbanas en una de sus últimas etapas lo

conforman una serie de conexiones y tuberías que se instalan o localizan dentro de las redes

de calles.

La planta de las calles, la topografía y la localización de las obras de cabeza, nos determinan

el tipo de distribución y el flujo a través de aquel.

SISTEMA DE DISTRIBUCION Y COMPONENTES

Los asentamientos de la localidad son irregulares, la traza urbana no sigue alguna

planeación adecuada como se visualiza en sus calles y avenidas, las redes de tubería se

instalaran de acuerdo al agrupamiento de viviendas.

RESERVORIO

Page 39: Abastos Entrega Final e1

INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA

Para el diseño de la red de distribución (red abierta), se usó el programa Watercad 8vi para

la modelación y diseño.

Cálculo de las demandas de acuerdo al área poblada según el plano anexado con un caudal

de diseño (112.07 l/s):

COTA AREA Qdemanda (l/s)

R 127.00 - -

1 92.50 - -

2 92.50 786.125 0.13

3 74.00 - -

4 79.00 23683.875 4.05

5 73.00 - -

6 87.50 28887.875 4.94

7 67.50 - -

8 58.00 36169.25 6.18

9 67.50 - -

10 87.50 60749.625 10.39

11 64.00 - -

12 54.00 - -

13 52.00 - -

14 52.00 80142.142 13.70

15 46.00 27406.875 4.69

16 55.00 36152.754 6.18

17 63.00 - -

18 75.50 95168.543 16.27

19 67.00 - -

20 64.00 40829.468 6.98

21 80.00 - -

22 90.00 33567.375 5.74

23 70.50 - -

24 72.00 55075.833 9.42

25 67.50 - -

26 84.00 55319.5 9.46

27 52.00 81606.5 13.95

Total 655545.74

Page 40: Abastos Entrega Final e1

Costos de los diferentes diámetros de tuberías comerciales PVC:

DIAMETRO (mm) MATERIAL HAZEN Y WILLIAMS

S/./ml

50 PVC 150 45

75 PVC 150 60

110 PVC 150 120

160 PVC 150 220

200 PVC 150 300

250 PVC 150 400

300 PVC 150 500

350 PVC 150 600

400 PVC 150 700

500 PVC 150 800

INGRESO DE LA INFORMACIÓN, MODELACIÓN Y RESULTADOS

Los resultados obtenidos con ayuda del programa se muestran en los planos anexados

Page 41: Abastos Entrega Final e1

BIBLIOGRAFÍA:

Ricardo Alfredo Lopez Cualla – Elementos de diseño para acueductos y alcantarillados.

Mapas INGEMMET - http://www.ingemmet.gob.pe/publicaciones/serie_a/mapas/26-

j.htm

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES – Ing. Silvio Rojas – Introducción a la Mecánica de Suelos.

http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/silviorojas/mecsuelos/Cap%20I_OrigenSuelos_De

positos.pdf.

Información Hidrológica SENAMHI. Estación La Capilla.

PORTLAND CEMENT ASSOCIATION; Circular Concrete Tanks Without Prestressing

Ing. Alberto T. Ramírez García; Análisis y Diseño de Reservorios Superficiales Circulares.

Roger Agüero; GUÍA PARA EL DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE RESERVORIOS APOYADOS.