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.
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,
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.
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
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.
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
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
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
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.
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:
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.
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.
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
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
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
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
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
10000
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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)
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
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
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
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
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:
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
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
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
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
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
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
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
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.