acueducto veredal

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ACUEDUCTO VEREDAL

ALVARO ALEXANDER ESTUPIAN ROJAS

UNIVERSIDAD PEDAGGICA Y TECNOLGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL TUNJA 2012

ACUEDUCTO VEREDAL

ALVARO ALEXANDER ESTUPIAN ROJAS

Diseo acueducto veredal

ING. JULIAN VILLATE

UNIVERSIDAD PEDAGGICA Y TECNOLGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL TUNJA 2012

Dotacin neta (dneta):

CALCULO DE CAUDALES

De acuerdo con el reglamento tcnico del sector de agua potable y saneamiento bsico (RAS 2000) titulo B seccin B.2.4.1 La dotacin neta mnima segn la complejidad del sistema y de acuerdo con las dimensiones dadas para este proyectos se estima una dotacin neta de 100 l/da por habitante. Tabla 1. Dotacin neta segn el nivel de complejidad del sistema.

Fuente: RAS 2000, Titulo B. Dotacin bruta (dbruta): La dotacin bruta se calcula mediante la siguiente ecuacin: dbruta = dneta/1 %p Donde: dbruta = 100 l/da %p= 40%. Segn tabla2. Tabla 2. Porcentajes mximos admisibles de perdidas tcnicas.

Fuente: RAS 2000, Titulo B. Entonces: dbruta = 100/10.4 dbruta = 166.67 l/da Caudal medio diario (Qmd): El caudal medio diario, Qmd, es el caudal medio calculado para la poblacin proyectada, teniendo en cuenta la dotacin bruta asignada. Corresponde al promedio de los consumos diarios en un perodo de un ao y puede calcularse mediante la siguiente ecuacin: Qmd= pdbruta/86400 Ya que ese caudal depende directamente de la poblacin presente en cada uno de los lugares a abastecer, de acuerdo con la informacin suministrada porUniversidad Pedagogica y Tecnologica de Colombia. Facultad de ingeniera, Escuela de ingeniera civil. Diseo acueducto veredal, Hidraulica I.

el municipio de Paz de rio se tiene que el caudal medio para cada tanque es: Tabla 3. Caudales medios diarios para cada tanque. No. Tanque Poblacin Qmd 1 6 0.011574306 2 12 0.023148611 3 8 0.015432407 4 9 0.017361458 5 3 0.005787153 Fuente: Elaboracin propia. Caudal de diseo aduccin y conduccin (QMD): Segn el reglamento tcnico del sector de agua potable y saneamiento bsico (RAS 2000) titulo B seccin B.6.4.2 el caudal de diseo para aduccin y conduccin cuando la red cuenta con almacenamiento debe utilizarse el caudal mximo diario. QMD = Qmd k1 Tabla 4. Coeficiente de consumo mximo diario, K1, segn la complejidad del sistema.

Fuente: RAS 200, Titulo B. Tabla 5. QMD para cada tanque. No. Tanque Poblacin Qmd QMD (l/s) 1 6 0.011574306 0.015046597 2 12 0.023148611 0.030093194 3 8 0.015432407 0.02006213 4 9 0.017361458 0.022569896 5 3 0.005787153 0.007523299 Fuente: Elaboracin propia.

Universidad Pedagogica y Tecnologica de Colombia. Facultad de ingeniera, Escuela de ingeniera civil. Diseo acueducto veredal, Hidraulica I.

CALCULO DE ALTURAS

Para el calculo de alturas se utiliza la interpolacin lineal de acuerdo con las curvas de nivel presentadas el mapa topogrfico del municipio de Paz de Rio. H= H1+(X(H2-H1)/a) Donde: H= Altura del punto. H2-H1= Diferencia absoluta entre cotas. X=Distancia horizontal desde la cota mas baja hasta el punto. a= Distancia horizontal, perpendicular, entre cotas. Tabla 6. Calculo de altura para cada tanque y pozo de succin. No. Tanque H1(m) X(m) a(m) H(m) Pozo de 2500 55.733 103.848 2526.834 succin. 1 2450 67.29 129.591 2475.962 2 2450 11.76 170.244 2453.454 3 2450 22.778 211.687 2455.380 4 2400 63.707 242.299 2413.146 5 2350 298.147 120.772 2473.434 Fuente: Elaboracin propia.

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DISEO DEL TANQUE ELEVADO

Determinacin de la capacidad del tanque: Para determinar la capacidad mnima del tanque se utiliz el mtodo basado en la curva de consumo. El mtodo consiste en graficar las curvas del caudal horario de consumo y del caudal de abastecimiento para el da ms desfavorable o de mayor consumo. Determinar en este grfico las diferencias en cada intervalo entre los volmenes aportados y consumidos. La mxima diferencia ser la capacidad terica del tanque. Grafico 1. Caudal de abastecimiento vs. Caudal de gasto.1200 1000 Caudal (l/h) 800 600 400 200 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Hora Abastecimiento Gasto

Fuente: Elaboracin propia. Grafico 2. Diferencia entre caudales.

Diferencia 1000 Caudal (l/h) 800 600 400 200 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 Hora Diferencia

Fuente: Elaboracin propia. Segn la diferencia entre los caudales/hora presentados en general paraUniversidad Pedagogica y Tecnologica de Colombia. Facultad de ingeniera, Escuela de ingeniera civil. Diseo acueducto veredal, Hidraulica I.

reabastecer el sistema entre las 12 y las 5 de la tarde, el volumen mnimo que debe almacenar el tanque principal es de 905 litros, por lo que se optara por emplear un tanque de 1000 litros. TIPO DE DESCARGA PARA CADA TANQUE. Los tanques tienen diferente tipo de descargas en funcin de las necesidades del sistema, eso se ve reflejado en la ecuacin de energa para cada tubera por lo que es primordial aclarar que tipo de descarga se presenta en cada tanque. Tabla 7. Tipos de descarga para cada tanque.No. Tanque 1 2 3 4 5 Descarga Ahogada Libre Ahogada Ahogada Libre

Fuente: elaboracin propia.

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DISEO SISTEMA DE BOMBEO

Para el diseo del sistema de bombeo, entre el pozo de succin y el tanque principal, se tiene en cuenta el caudal requerido durante las horas de abastecimiento. 1055 l/h=0.293 l/s= 2.931 x10-4 m3/s Curva de la bomba: Ya que el caudal necesario es relativamente pequeo, respecto a las bombas mas utilizadas, se requiere de una bomba centrifuga, la cual cumpla las caractersticas requeridas y no aumente en gran medida los costos del proyecto; De acuerdo con los catlogos encontrados online, la compaa HIDROSTAL presenta curvas para bombas con diferentes caractersticas, a continuacin se presenta la bomba seleccionada con sus caractersticas. Figura 1. Curva de la bomba 100-200 a 60 Hz.

Fuente: Catalogo bomba 100-200, HIDROSTAL CM. Curva del sistema: Longitud: Ya que el tanque principal por costos en mejor ubicarlo cerca del pozo de succin, se ubicara a tan solo 43 m. Del punto inicial. Dimetro: Se determinaron en funcin de la bomba seleccionada (135 mm) Altura disponible: Ya que por las dimensiones del proyecto la infraestructuraUniversidad Pedagogica y Tecnologica de Colombia. Facultad de ingeniera, Escuela de ingeniera civil. Diseo acueducto veredal, Hidraulica I.

requerida debe ser lo mas econmica posible, y teniendo en cuenta que la estructura para elevar un tanque de 1000 litros, la altura disponible respecto a la longitud y ubicacin estratgica del tanque principal, por diferencia de cotas es de 6.944 m. Perdidas por accesorios: A continuacin se presentan los diferentes accesorios y sus respectivos Km. Tabla 8. Coeficientes km, para perdidas por accesorios. Accesorio Cantidad Km Entrada 1 0.5 Vlvula de 1 2.5 cheque Codo 3 2.7 Unin 2 0.6 Salida 1 1 Sumatoria 6.4 Fuente: Elaboracin propia. Para los anteriores datos se presenta la curva del sistema relacionada con la curva de la bomba dentro del rango de funcionamiento del sistema. Grafico 3. Curvas de funcionamiento de la bomba y del sistema.8

6 Altura (m)

4

Sistema Bomba

2

0 0.00E+00

2.00E-04

4.00E-04

6.00E-04

8.00E-04

1.00E-03

Caudal m3/s

Fuente: Elaboracin propia. Punto de funcionamiento: Q= 7x10-4 m3/s H= 7 mUniversidad Pedagogica y Tecnologica de Colombia. Facultad de ingeniera, Escuela de ingeniera civil. Diseo acueducto veredal, Hidraulica I.

= 75%

Potencia de la bomba especificada: P=(7x10-4 m3/s*7 m* 9800 N/ m3)/0.75= 64 W. La bomba especificada cumple con los requisitos con un dimetro nico para succin e impulsin de 135 mm. Se recomienda colocar una vlvula de control ya que el caudal de impulsin de la bomba es mucho mayor al caudal requerido para llenar el tanque en los horarios de abastecimiento.

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CALCULO DE DIAMETROS Y ALTURAS.

TUBERIA DESDE EL TANQUE PRINCIPAL AL NODO 1: Ecuacin de energa: La presin del nodo 1 esta implcita dentro de la altura disponible, se tiene en cuenta la velocidad en el nodo 1 por lo que la ecuacin de energa se representa como: !1- hf - hm= z2+ Para determinar hf: hf = Hd Perdidas por accesorios: Se presentan perdidas principalmente por las uniones necesarias para la tubera, ya que las longitudes de pvc son de 6 metros, y se requiere una tubera de 259.695 m. Tabla 9. Perdidas por accesorios entre el tanque principal y el nodo 1. Accesorio Cantidad Km Entrada 1 0.5 Unin 43 12.9 Sumatoria 13.4 Fuente: elaboracin propia. Dimetro (iteracin 1) : Datos de entrada:Caudal Ks (m) Km L (m) Z1 Z2 Hd (m) 9.52951E-05 0.0000015 13.4 259.695 2533.297909 2468.653768 64.64414081 !!! !! !!! !!

+

!

- hm

Datos de salida:Dimetro aproximado pulgadas metros 0.388559787 0.009869419 0.5 0.0127 Universidad Pedagogica y Tecnologica de Colombia. Facultad de ingeniera, Escuela de ingeniera civil. Diseo acueducto veredal, Hidraulica I.

Caudal (iteracin 1): Datos de entrada: Dimetro Z1 Z2 Km L Ks Hd Pulgadas Metros 0.5 0.0127 2533.297909 2468.653768 13.4 259.695 0.0000015 64.64414081

Datos de salida:V Hm Hf Q 1.486789948 1.509749963 63.02172294 0.000188342

El caudal conducido