Acueducto veredal

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<ul><li> 1. ACUEDUCTO VEREDAL ALVARO ALEXANDER ESTUPIAN ROJASUNIVERSIDAD PEDAGGICA Y TECNOLGICA DE COLOMBIAFACULTAD DE INGENIERIAESCUELA DE INGENIERIA CIVIL TUNJA2012</li></ul><p> 2. ACUEDUCTO VEREDAL ALVARO ALEXANDER ESTUPIAN ROJAS Diseo acueducto veredalING. JULIAN VILLATEUNIVERSIDAD PEDAGGICA Y TECNOLGICA DE COLOMBIAFACULTAD DE INGENIERIAESCUELA DE INGENIERIA CIVIL TUNJA2012 3. CALCULO DE CAUDALESDotacin neta (dneta):De acuerdo con el reglamento tcnico del sector de agua potable ysaneamiento bsico (RAS 2000) titulo B seccin B.2.4.1 La dotacin netamnima segn la complejidad del sistema y de acuerdo con las dimensionesdadas para este proyectos se estima una dotacin neta de 100 l/da porhabitante. 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 %pDonde:dbruta = 100 l/da%p= 40%. Segn tabla2. Tabla 2. Porcentajes mximos admisibles de perdidas tcnicas. Fuente: RAS 2000, Titulo B.Entonces: dbruta = 100/10.4dbruta = 166.67 l/daCaudal medio diario (Qmd):El caudal medio diario, Qmd, es el caudal medio calculado para la poblacinproyectada, teniendo en cuenta la dotacin bruta asignada. Corresponde alpromedio de los consumos diarios en un perodo de un ao y puede calcularsemediante la siguiente ecuacin: Qmd= pdbruta/86400Ya que ese caudal depende directamente de la poblacin presente en cadauno de los lugares a abastecer, de acuerdo con la informacin suministrada por Universidad Pedagogica y Tecnologica de Colombia. Facultad de ingeniera, Escuela de ingeniera civil. Diseo acueducto veredal, Hidraulica I. 4. 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 16 0.011574306 2 12 0.023148611 38 0.015432407 49 0.017361458 53 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 yconduccin cuando la red cuenta con almacenamiento debe utilizarse el caudalmximo 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. 5. CALCULO DE ALTURASPara el calculo de alturas se utiliza la interpolacin lineal de acuerdo con lascurvas 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. TanqueH1(m)X(m)a(m) H(m) Pozo de 2500 55.733 103.8482526.834 succin. 1 245067.29 129.5912475.962 2 245011.76 170.2442453.454 3 2450 22.778 211.6872455.380 4 2400 63.707 242.2992413.146 5 2350 298.147120.7722473.434 Fuente: Elaboracin propia. Universidad Pedagogica y Tecnologica de Colombia. Facultad de ingeniera, Escuela de ingeniera civil. Diseo acueducto veredal, Hidraulica I. 6. DISEO DEL TANQUE ELEVADODeterminacin de la capacidad del tanque:Para determinar la capacidad mnima del tanque se utiliz el mtodo basado enla curva de consumo. El mtodo consiste en graficar las curvas del caudalhorario de consumo y del caudal de abastecimiento para el da msdesfavorable o de mayor consumo. Determinar en este grfico las diferenciasen cada intervalo entre los volmenes aportados y consumidos. La mximadiferencia ser la capacidad terica del tanque.Grafico 1. Caudal de abastecimiento vs. Caudal de gasto. 1200 1000 Caudal (l/h) 800 600 Abastecimiento 400 Gasto 200 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 Hora Fuente: Elaboracin propia.Grafico 2. Diferencia entre caudales.Diferencia 1000 800 Caudal (l/h) 600 400 Diferencia 200 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 Hora 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. 7. reabastecer el sistema entre las 12 y las 5 de la tarde, el volumen mnimo quedebe almacenar el tanque principal es de 905 litros, por lo que se optara poremplear un tanque de 1000 litros.TIPO DE DESCARGA PARA CADA TANQUE.Los tanques tienen diferente tipo de descargas en funcin de las necesidadesdel sistema, eso se ve reflejado en la ecuacin de energa para cada tuberapor lo que es primordial aclarar que tipo de descarga se presenta en cadatanque.Tabla 7. Tipos de descarga para cada tanque.No. Tanque Descarga 1 Ahogada 2 Libre 3 Ahogada 4 Ahogada 5 Libre Fuente: elaboracin propia. Universidad Pedagogica y Tecnologica de Colombia. Facultad de ingeniera, Escuela de ingeniera civil. Diseo acueducto veredal, Hidraulica I. 8. DISEO SISTEMA DE BOMBEOPara el diseo del sistema de bombeo, entre el pozo de succin y el tanqueprincipal, se tiene en cuenta el caudal requerido durante las horas deabastecimiento. 1055 l/h=0.293 l/s= 2.931 x10-4 m3/sCurva de la bomba:Ya que el caudal necesario es relativamente pequeo, respecto a las bombasmas utilizadas, se requiere de una bomba centrifuga, la cual cumpla lascaractersticas requeridas y no aumente en gran medida los costos delproyecto; De acuerdo con los catlogos encontrados online, la compaaHIDROSTAL presenta curvas para bombas con diferentes caractersticas, acontinuacin 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 delpozo 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 infraestructura Universidad Pedagogica y Tecnologica de Colombia. Facultad de ingeniera, Escuela de ingeniera civil. Diseo acueducto veredal, Hidraulica I. 9. requerida debe ser lo mas econmica posible, y teniendo en cuenta que laestructura para elevar un tanque de 1000 litros, la altura disponible respecto ala longitud y ubicacin estratgica del tanque principal, por diferencia de cotases de 6.944 m.Perdidas por accesorios: A continuacin se presentan los diferentes accesoriosy 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 lacurva 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/sH= 7 mUniversidad Pedagogica y Tecnologica de Colombia. Facultad de ingeniera, Escuela de ingeniera civil. Diseo acueducto veredal, Hidraulica I. 10. = 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 parasuccin e impulsin de 135 mm. Se recomienda colocar una vlvula de controlya que el caudal de impulsin de la bomba es mucho mayor al caudalrequerido para llenar el tanque en los horarios de abastecimiento. Universidad Pedagogica y Tecnologica de Colombia. Facultad de ingeniera, Escuela de ingeniera civil. Diseo acueducto veredal, Hidraulica I. 11. 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 encuenta la velocidad en el nodo 1 por lo que la ecuacin de energa serepresenta como: !!!!!1- hf - hm= z2+ !! +Para determinar hf: !!! hf = Hd !! - hmPerdidas por accesorios:Se presentan perdidas principalmente por las uniones necesarias para latubera, ya que las longitudes de pvc son de 6 metros, y se requiere unatubera 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 9.52951E-05 Ks (m) 0.0000015 Km 13.4 L (m) 259.695 Z1 2533.297909 Z2 2468.653768 Hd (m) 64.64414081 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. 12. Caudal (iteracin 1):Datos de entrada: Pulgadas Metros Dimetro 0.5 0.0127 Z1 2533.297909 Z2 2468.653768 Km 13.4 L 259.695 Ks 0.0000015 Hd 64.64414081 Datos de salida:V 1.486789948 Hm 1.509749963 Hf 63.02172294 Q 0.000188342 El caudal conducido con un dimetro de 0.5 pulgadas satisface lasnecesidades del sistema.TUBERIA DESDE EL NODO 1 AL TANQUE 1:Ecuacin de energa:La presin del nodo 1 esta implcita dentro de la altura disponible, se tiene encuenta la velocidad en el nodo 1 por lo que la ecuacin de energa serepresenta como: !!! ! ! 1+ !!+ - h f - h m = z2Para determinar hf:!!! hf = Hd +!!- hmPerdidas por accesorios:Se presentan perdidas principalmente por las uniones necesarias para latubera, ya que las longitudes de pvc son de 6 metros, y se requiere unatubera de 418.236 m.Tabla 10. Perdidas por accesorios entre el nodo 1 y el tanque 1. Accesorio Cantidad Km Unin 69 20.7 Salida 1 1 Universidad Pedagogica y Tecnologica de Colombia. Facultad de ingeniera, Escuela de ingeniera civil. Diseo acueducto veredal, Hidraulica I. 13. ahogada Sumatoria 21.7 Fuente: elaboracin propia.Dimetro (iteracin 1) :Datos de entrada:Caudal 1.50466E-05 Ks (m) 0.0000015 Km 21.7 L (m) 418.236 Z1 2468.653768 Z2 2475.962451 Hd (m) 7.308683227 Datos de salida:Dimetro aproximado pulgadas metros 0.34869593 0.008856877 0.5 0.0127 Caudal (iteracin 1):Datos de entrada: Pulgadas Metros Dimetro 0.5 0.0127 Z1 2468.653768 Z2 2475.962451 Km 21.7 L 418.236 Ks 0.0000015 Hd 7.308683227 Datos de salida:V 0.322137519 Hm 0.114773956 Hf 7.199198393 Q 4.08074E-05 El caudal conducido con un dimetro de 0.5 pulgadas satisface lasnecesidades del sistema.TUBERIA DESDE EL NODO 1 AL TANQUE 2:Ecuacin de energa:La presin del nodo 1 esta implcita dentro de la altura disponible, se tiene encuenta la velocidad en el nodo 1 y la velocidad en el tanque dos, ya que la Universidad Pedagogica y Tecnologica de Colombia. Facultad de ingeniera, Escuela de ingeniera civil. Diseo acueducto veredal, Hidraulica I. 14. descarga es libre, por lo que la ecuacin de energa se representa como:!!! !!!! ! 1+ !!+ - h f - h m = z2 + !!Para determinar hf:!!! !!!hf = Hd + !! !!- hmPor ecuacin de continuidad y ya que el dimetro es el mismo en la tubera, lavelocidad en el nodo es la misma que la velocidad de descarga en el tanquepor lo que: hf = Hd - hmPerdidas por accesorios:Se presentan perdidas principalmente por las uniones necesarias para latubera, ya que las longitudes de pvc son de 6 metros, y se requiere unatubera de 152.469 m. Tabla 11. Perdidas por accesorios entre el nodo uno y el tanque 2.Accesorio Cantidad Km Unin 25 7.5 Codos 2 1.8 Sumatoria 9.3 Fuente: elaboracin propia.Dimetro (iteracin 1) :Datos de entrada:Caudal 3.00932E-05 Ks (m) 0.0000015 Km 9.3 L (m) 152.469 Z1 2468.653768 Z2 2453.453866 Hd (m) 15.19990165 Datos de salida:Dimetro aproximado pulgadas metros 0.30927089 0.007855481 0.5 0.0127 Caudal (iteracin 1):Datos de entrada: Universidad Pedagogica y Tecnologica de Colombia. Facultad de ingeniera, Escuela de ingeniera civil. Diseo acueducto veredal, Hidraulica I. 15. Pulgadas Metros Dimetro 0.5 0.0127 Z1 2468.653768 Z2 2453.453866 Km 9.3 L 152.469 Ks 0.0000015 Hd 15.19990165 Datos de salida:V 0.881202055 Hm 0.368073836 Hf 14.83182782 Q 0.000111628 El caudal conducido con un dimetro de 0.5 pulgadas satisface lasnecesidades del sistema.TUBERIA DESDE EL NODO 1 AL TANQUE 3:Ecuacin de energa:La presin del nodo 1 esta implcita dentro de la altura disponible, se tiene encuenta la velocidad en el nodo 1 por lo que la ecuacin de energa serepresenta como: !!! ! ! 1+ !!+ - h f - h m = z2Para determinar hf:!!! hf = Hd +!!- hmPerdidas por accesorios:Se presentan perdidas principalmente por las uniones necesarias para latubera, ya que las longitudes de pvc son de 6 metros, y se requiere unatubera de 212.655 m.Tabla 12. Perdidas por accesorios entre el nodo 1 y el tanque 3. Accesorio Cantidad Km Unin 35 10.5 Salida 1 1 ahogada Sumatoria 11.5 Fuente: elaboracin propia.Dimetro (iteracin 1) : Universidad Pedagogica y Tecnologica de Colombia. Facultad de ingeniera, Escuela de ingeniera civil. Diseo acueducto veredal, Hidraulica I. 16. Datos de entrada:Caudal 2.00621E-05 Ks (m) 0.0000015 Km 11.5 L (m) 212.655 Z1 2468.653768 Z2 2455.380113 Hd (m) 13.27365478 Datos de salida:Dimetro aproximado pulgadas metros 0.294787059 0.007487591 0.5 0.0127 Caudal (iteracin 1):Datos de entrada: Pulgadas Metros Dimetro 0.5 0.0127 Z1 2468.653768 Z2 2455.380113 Km 11.5 L 212.655 Ks 0.0000015 Hd 13.27365478 Datos de salida:V 0.675032611 Hm 0.267084291 Hf 13.02979521 Q 8.5511E-05 El caudal conducido con un dimetro de 0.5 pulgadas satisface lasnecesidades del sistema.TUBERIA DESDE EL NODO 1 AL NODO 2:Ecuacin de energa:La presin del nodo 1 y nodo 2 esta implcita dentro de la altura disponible, setiene en cuenta la velocidad en el nodo 1 y la velocidad en el tanque dos, yaque la descarga es libre, por lo que la ecuacin de energa se representacomo: Universidad Pedagogica y Tecnologica de Colombia. Facultad de ingeniera, Escuela de ingeniera civil. Diseo acueducto veredal, Hidraulica I. 17. !!! ! !!! ! 1+ !!+ - h f - h m = z2 +!!Para determinar hf:!!!!!!hf = Hd + !! !! - hmPor ecuacin de continuidad y ya que el dimetro es el mismo en la tubera, lavelocidad en el nodo es la misma que la velocidad de descarga en el tanquepor lo que: hf = Hd - hmPerdidas por accesorios:Se presentan perdidas principalmente por las uniones necesarias para latubera, ya que las longitudes de pvc son de 6 metros, y se requiere unatubera de 266.396 m. Tabla 13. Perdidas por accesorios entre el nodo 1 y el nodo 2.Accesorio Cantidad Km Unin 44 13.2 Vlvula de 1 2.5 cheque Sumatoria 15.7 Fuente: elaboracin propia.Dimetro (...</p>