Ejercicio de Lineas de Aducción Por Gravedad

EJERCICIO DE DISEÑO DE LÍNEA DE ADUCCIÓN POR GRAVEDAD Realizar el diseño de la línea de aducción mostrada en la vista en planta.

FUENTE

D

E

A B

C F

G I H

Datos Topográficos de la Comunidad Punto

Cota (msnm)

Tramo

Longitud (m)

Fuente A B C D E F G H I

Nivel Mínimo = 200 120 85 160 145 110 130 110 120 40

Fuente-A A-B B-C C-D D-E C-F F-G G-H G-H H-I

4000 1500 3500 2000 2000 800 5000 2500 3500

Otras Informaciones de Proyecto: 1.- La comunidad ubicada en E tiene una población de diseño de 10.000 hab. 2.- La comunidad ubicada en I tiene una población de diseño de 5.000 hab. 3.- En E, la aducción descargara en un tanque metálico elevado, de altura de torre más cámara de almacenamiento de 15 metros, y con requerimiento de presión mínima en la descarga de 7 mca. 4.- En I, la aducción descargara en un tanque de concreto sobre terreno, con altura de 4 metros, y con requerimiento de presión mínima en la descarga de 10 mca. 5.- Solo existe disponibilidad en depósito de tubería PEAD sdr 17. 6.- La dotación se establece en 200 LPD.

UNEFM - CURSO DE ACUEDUCTOS Y CLOACAS  – ING. CARLOS MARTINS

Resolución: Se determina la carga hidráulica para todo el recorrido. Perfil Fuente -E 250

200

40

55

115

80

90

150

100

50

0 0

4000

5500

9000

11000

13000

Perfil C-I 200 180

40

70

90 90

80

160 160

160 140 120 100 80 60 40 20 0 9000

9800

14800

17300

20800

Se puede apreciar que para todo el recorrido, la carga hidráulica es positiva, por lo tanto la fuente domina el perfil, y en teoría la conducción será por gravedad. Posteriormente determinamos los gatos de diseño, sabiendo que:

Qdis = Qmd  =

10.000 ℎ ∗ 200  86.400

= 23,15 /

 = 1,25 ∗ 23,15 = 28,94 /

 =

5.000 ℎ ∗ 200  86.400

= 11,57 /

 = 1,25 ∗ 11,57 = 14,46 /

Ahora bien, sabemos que el tramo desde la fuente hasta C, deberá transportar el gasto que demandan la comunidades ubicadas en E y I. Por lo que los gastos de diseño quedaran expresados por:   − = 28,94 + 14,46 = 43,40 /  − = 28,94 /   − = 14,46 /

Establecidos los gastos de diseño, fijaremos los tipos y clases de tuberías a usar en función de las presiones máximas de trabajo. Para ello y en función de la carga hidráulica disponible seleccionamos las tuberías, pero según indicaciones solo disponemos de tubería de PEAD que soporta máximo una presión de 105 mca. En el primer perfil observamos, que en el tramo A-B se presentan presiones de 115 mca, por lo que deberemos instalar algún dispositivo que permita el uso de la tubería disponible, pudiendo ser estos una Tanquilla Rompe Carga (TR) o una Válvula Reductora de Presión (VRP). La TR es más económica, por lo tanto será el dispositivo que se usará.

Cota de Fuente = 200 msnm Cota de TR = 190 msnm TR

30 105

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Fijada la TR en ese perfil, se puede apreciar que se usara la tubería de PEAD sdr 17 para el resto del recorrido. En cuanto al otro perfil, se aprecia que al final del tramo las presiones también sobrepasan el máximo permitido por la tubería, por lo cual se fijara otra TR.

Nueva Línea de Presión Estática, dada por la TR previamente 30 105

150 TR2 Cota de TR2 = 85 msnm 45

Fijada la segunda TR, procedemos al dimensionado de las tuberías, teniendo ya la configuración definitiva de los elementos de la aducción.

Perfil Fuente -E 250

200

Fuente

Cota de TR1 = 190 msnm C

150

D

A

100

E B

50

0 0

4000

5500

9000

11000

13000

Tramo Fuente  –  TR1:   =  =∝  , ∝=

∝=

  ,

10 500 ∗ (43,40),

= 0,00001869

∝ = 0,000008081 → ∅ = 200  ∝ = 0,00003280 → ∅ = 150   =

 ∝  ′

,

(∝ ∝ ),

=

10  0,00003280 ∗ 500 ∗ 1,05 ∗ (43,40), (0,000008081  0,00003280) ∗ (43,40),

= 319   ∅ 200 

 =    = 500  319 = 181   ∅ 150 

Tramo TR1  –  C: ∝=

30 = 0,000003299 8500 ∗ (43,40),

∝ = 0,000002729 → ∅ = 250  ∝ = 0,000008081 → ∅ = 200   =

30  0,000008081 ∗ 8500 ∗ 1,05 ∗ (43,40), (0,000002729  0,000008081) ∗ (43,40),

= 8237   ∅ 250 

 =    = 8500  8237 = 263   ∅ 200 

Tramo C  –  D: ∝=

15 = 0,00001483 2000 ∗ (28,94),

∝ = 0,000008081 → ∅ = 200  ∝ = 0,00003280 → ∅ = 150   =

15  0,00003280 ∗ 2000 ∗ 1,05 ∗ (28,94), (0,000008081  0,00003280) ∗ (28,94),

= 1587   ∅ 200 

 =    = 2000  1587 = 413   ∅ 150 

Tramo D  –  E: ∝=

13 = 0,00001286 2000 ∗ (28,94),

∝ = 0,000008081 → ∅ = 200  ∝ = 0,00003280 → ∅ = 150 

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13  0,00003280 ∗ 2000 ∗ 1,05 ∗ (28,94),  = = 1640   ∅ 200  (0,000008081  0,00003280) ∗ (29,94),  =    = 2000  1640 = 360   ∅ 150 

Perfil C-I 200 180 160

C

140

F

120

H G Cota de TR2 = 85 msnm

100 80 60 40

I

20 0 9000

9800

14800

17300

20800

Tramo C  –  H: ∝=

40 = 0,00003441 8300 ∗ (14,46),

∝ = 0,00003280 → ∅ = 150  ∝ = 0,0002356 → ∅ = 100   =

40  0,0002356 ∗ 8300 ∗ 1,05 ∗ (14,46), (0,00003280  0,0002356) ∗ (14,46),

= 8716   ∅ 150 

Al ser la longitud aportada mayor a la del tramo, se toma para todo el diámetro de 150 mm.

Tramo H  –  TR2: ∝=

35 = 0,0001632 1531,26 ∗ (14,46), ∝ = 0,00003280 → ∅ = 150  ∝ = 0,0002356 → ∅ = 100 

 =

35  0,0002356 ∗ 1531,26 ∗ 1,05 ∗ (14,46), (0,00003280  0,0002356) ∗ (14,46),

= 636   ∅ 150 

 =    = 1531,26  636 = 895,26   ∅ 100 

Tramo TR2  –  I: ∝=

31 1968,74 ∗ (14,46),

= 0,0001124

∝ = 0,00003280 → ∅ = 150  ∝ = 0,0002356 → ∅ = 100   =

31  0,0002356 ∗ 1968,74∗ 1,05 ∗ (14,46), (0,00003280  0,0002356) ∗ (14,46),

= 1311   ∅ 150 

 =    = 1968,74  1311 = 657,74   ∅ 100 

Dimensionadas las conducciones, chequeamos el arreglo de las tuberías, quedando:

Perfil Fuente -E 250

200

Fuente TR1 C

150

D

A

100

E B

50

8737 m de 250 mm

263 m de 200 mm 3640 m de 200 mm

0

360 m de 150 mm 0

4000

5500

9000

11000

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13000

Perfil C-I 200 180 160

C

140

F

120

H

G

100

TR2

80 60 40

I

11142,26 m de150 mm

20

657,74 m de 100 mm

0 9000

9800

14800

17300

20800

Por último, determinamos las presiones de servicio en la conducción.

Tramo

Longitud (m)

Diámetro (mm)

Coef. Alfa

Clase de Tub.

Caudal (l/s)

J (m)

(m)

Fu - TR1 TR1 - A A-B B - B´ B´- C C-D D  –  D´ D´ - E C-F F-G G-H H  –  TR2 TR2  –  I´ I´ - I

500 3500 1500 3237 263 2000 1640 360 800 5000 2500 1531,26 1311 657,74

250 250 250 250 200 200 200 150 150 150 150 150 150 100

0,000002729 0,000002729 0,000002729 0,000002729 0,000008081 0,000008081 0,000008081 0,00003280 0,00003280 0,00003280 0,00003280 0,00003280 0,00003280 0,0002356

PEAD PEAD PEAD PEAD PEAD PEAD PEAD PEAD PEAD PEAD PEAD PEAD PEAD PEAD

43,40 43,40 43,40 43,40 43,40 28,94 28,94 28,94 14,46 14,46 14,46 14,46 14,46 14,46

1,46 10,22 4,38 9,45 2,27 8,17 6,70 5,97 3,68 22,97 11,48 7,03 6,02 21,70

1,46 10,22 14,60 24,05 26,32 34,46 41,16 47,13 30 52,97 64,45 71,48 6,02 27,72

∑J

Cota (msnm) 200 190

190 120

85 154,36 160 145 116,30 110 130 110 120 85 85 55 40

Presión Estática (m)

Presión Dinámica (m)

10 70 105 35,64 30 45 73,70 80 60 80 70 105 30 45

8,54 59,78 90,40 11,59 3,68 10,51 32,54 32,87 30 27,03 5,55 33,52 23,98 17,28