Linea de Conduccion Abastecimiento 2021

ABASTECIMIENTO AGUA Y ALCANTARILLADO ABASTECIMIENTO DE AGUA YDE ALCANTARILLADO

LINEA DE CONDUCCION PROBLEMA 01 Realizar el diseñ o hidrá ulico de la línea de conducció n que se muestra en la figura, para un caudal de diseñ o de 3.4 l/s y tubería PVC. 1680 msnm

1620 msnm

L = 540 m

Datos: Q= 3.40 l/s

≈ 0.0034 m3/s CH=150

Carga Disponible= cota de captación – cota del reservorio H= 1680 – 1620 H= 60 m.s.n.m.

Calculo del diámetro:

S=(

ΔH ) L

Q=0 . 0004264∗CH∗D2 .63 (

√

D=2 .63

ΔH 0 . 54 ) L

Q 0 .0004264∗CH∗S 0. 54

D=1 .72 pu lg≈2 pu lg

Línea de conducció n – Ms.Ing. Rubén Ló pez Carranza

Pá gina 1

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

Calculo de la perdida de carga unitaria: J= 0.995Q1.852D-4.87 J=53.53 m/Km

Perdida de carga en el tramo (hf):

Q=0 . 2788 CD 2 .63

hf L

( ) hf =

O también: hf=J*L hf=53.53 m/km* 0.54m hf=28.91 m

hf =

0. 54 QL

√ √

0. 54

0 .54

0.2788 CD 2 .63 0.0034∗5400 .54 0.2788(150 )(2∗0 .0254 )2.63

hf =28.93 m Presión Dinámica en el reservorio:

PR =(C C −C R )−hf γ P=60−28 .3m P=31 . 07 m

1680 msnm

Línea de carga estática L.GH 1620

Hf= 28.93m msnm P=31.07 m

L = 540 m

PROBLEMA 02 Línea de conducció n – Ms.Ing. Rubén Ló pez Carranza

Pá gina 2

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

Con los datos que se muestran en la figura realizar el diseñ o hidrá ulico de la línea de conducció n. Considerar Qmd=5.80l/s y tubería PVC. Calcular la potencia de la bomba para 16 hrs de funcionamiento. Presentar un esquema del planteamiento hidrá ulico propuesto. Datos: Horas de bombeo= 16 horas Q=5.80 l/s ≈ 0.0058 m3/s Coeficiente de fricció n= 150

Cámara captación 3506 msnm

 

 

  CRP1 3481 msnm Reservorio 3454 msnm CRP2 3433 msnm

420 m

540 m B

A

110 m C

150 m D

E Cámara de Almacenamiento 3400 msnm

Solució n: Línea de conducció n – Ms.Ing. Rubén Ló pez Carranza

Pá gina 3

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

El diseñ o se realizara por tramos segú n la ubicació n de las cámaras rompe presió n:

Q=0.0004264 CD 2 .63 S0 .54 Para el tramo AB:

Para el tramo BC:

Calculo del diá metro:

Calculo del diámetro:

√

D=2 .63

Q 0 . 0004264 CS0 . 54

D=2. 40 pu lg≈4 pu lg

Cá lculo de Perdida Unitaria J= 0.995Q1.852D-4.87 J= 0.995(5,8*10-3)1.852(10.16*10-2)-4.87 J=4.92 m/Km

√

D=2 .63

Q 0 . 0004264 CS0 . 54

D=2 .21 pulg≈4 pulg

Cá lculo de la pérdida de carga: J= 0.995Q1.852D-4.87 J= 0.995(5,8*10-3)1.852(10.16*10-2)-4.87 J=4.92 m/Km

Para el tramo CD: Calculo del diá metro:

√

D=2 .63

Q 0 . 0004264 CS0 . 54

D=1.72 pu lg≈2 pu lg

Línea de conducció n – Ms.Ing. Rubén Ló pez Carranza

Pá gina 4

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

Cá lculo de Perdida Unitaria J= 0.995Q1.852D-4.87 J= 0.995(5,8*10-3)1.852(5.08*10-2)-4.87 J=143.92 m/Km

Para el tramo DE: Caudal de Impulsió n N= 16 hrs

Qi=Q md

24 N

24 Qi=5 . 8∗ 16 Qi=8. 70 l/s≈0 . 0087 m3 / s

Para diseñ ar la tubería de impulsió n, por continuidad consideramos una velocidad para tuberías PVC de 1.5 m/s

Q=VA πD 2 Q=V ∗ 4

( )

πD 0 . 0087 m /s=1 .5 m/ s∗ 4 D=0 . 086 m≈4 pu lg

2

( )

3

Calculo de la potencia de la bomba:

P=

γ∗Q∗H T 75 n

n= eficiencia de bomba: 85%

γ =1000 kg/m3 Reemplazando en P: Línea de conducció n – Ms.Ing. Rubén Ló pez Carranza

Pá gina 5

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

P=

1000∗0 . 0087∗(54 ) 75(0 . 85 )

P=7 . 36 HP PROBLEMA 03 Realizar un diseñ o hidrá ulico de la línea de conducció n e impulsió n de PVC, paralela a una existente para un població n de 12600 hab. Se deberá utilizar la línea existente 3 pulg. De diá metro de fierro fundido hasta el punto (4). Considerar: un clima frio, en la planta de tratamiento se pierde 16m de presió n y 10% de pérdidas del caudal en la planta de tratamiento. Los datos se indican en la figura y en el siguiente cuadro. Estructura

Punto 1 2 3 4 5

Cota (msnm) 4380 4275 4230 4295 4250

Distancia (m) 0 1250 3480 4250 5730

Captacion       Planta de tratamiento Reservorio

6

4405

6380

1 6 4

2

3

5

Dotació n para clima frio: 180 l/hab/día Habitantes: 12600 hab

Línea de conducció n – Ms.Ing. Rubén Ló pez Carranza

Pá gina 6

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

Caudal promedio:

Qp=( dot∗hab ) Qp=26 . 25l /s

Caudal máximo diario: k=1.3

Qmd=Qp∗k Qmd=34.13l/s

TRAMO 1-4:

Calculo del caudal que pasa por la tubería existente: D=3 pulg CH= 100 (para fierro fundido)

Q=0.0004264CHD 2 .63 S 0 .54 Q=2.58l/ s Calculo de la perdida de carga:

J=0.995 Q1 .852 D J=4 .45 m/km Caudal que pasa por la nueva tubería paralela a la existente:

Qdiseño=Qmd−Qexistente Qdiseño=31.55l/s Calculo de la nueva tubería D:

J =0 . 995 Q1 . 852 D

D= 0.20 m= 7.78 pulg ≈ 8 pulg

TRAMO 4-5: Línea de conducció n – Ms.Ing. Rubén Ló pez Carranza

Pá gina 7

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

En este tramo no se considera la tubería existente CH=150 (para PVC) Calculo del diá metro:

D=

(

Q 0.0004264 CS0 .54

1 2.63

)

D=6.92 pu lg≈8 pulg Calculo de la perdida de carga:

hf =

hf =

0. 54 QL

√ √

0 . 54

0. 000426 CD 2 . 63

0 .54 0. 54 31 . 55∗(5730/1000)

0. 000426(150 )(8 )2. 63

hf =22. 27 m Calculo de la presión en la planta de tratamiento: Se pierde 16m de presió n en la planta de tratamiento

P= Δcot as−hf P=22 .73 Presió n real: Preal= 22.73-16 = 6.73 m TRAMO 5-6: Es el tramo que corresponde a la línea de impulsió n: Caudal de impulsió n (Qimp):

perdida del caudal en la planta 10%

Línea de conducció n – Ms.Ing. Rubén Ló pez Carranza

Pá gina 8

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

=

Qdiseñ o 24 Qimp=Qmd∗ N

24 Qimp=23 .39∗ 16 Qimp=42 . 59l/ s 28.39 l/s

Diámetro de la tubería por continuidad (se asume una velocidad de 1.5 m/s)

Q=VA πD2 4 Q=0 .078 m≈4 pu lg

( )

Q=V ∗

Calculo de la perdida de carga en el tramo:

Ht=hf + Δh+hf planta Ht=1616 . 70 m Calculo de las perdidas:

J =0 . 995 Q1 . 852 D J =197 . 56 m/km

Perdidas de carga por friccion hf:

hf =

0. 54 QL

√

0 . 54

0.000426 CD 2 . 63 hf =1264 .15m Calculo de la potencia de la bomba: n= eficiencia de la bomba (85%)

γ = 1000

P=

γ∗Q∗H T 75 n

P=1080 . 03≈1081 HP

Línea de conducció n – Ms.Ing. Rubén Ló pez Carranza

Pá gina 9

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

PROBLEMAS PROPUESTOS Problema 01

Diseñ ar la línea de conducció n entre un manantial cuya cota es de 400 m.s.n.m y un depó sito de almacenamiento cuya cota es de 220 m.s.n.m, para conducir un caudal de 150 l/s. El trazo escogido tiene tres tramos, cada uno dependiente uniforme. El primero de 4 Km de longitud. El segundo desciende de la cota 360 m.s.n.m a la cota 230 m.s.n.m y 2 Km de longitud y el tercer tramo de 6 Km. Se dispone de tuberías (C= 120) de diá metro 12’’,10’’.8’’,6’’,4’’. Presentar un cuadro de resumen. Datos:

C=120 Q=150 l/s Solución:

Considerando que trabajaremos con tubería PVC clase 15 la presió n má xima es = 100 m.c.a

´ hallamos la pendiente de la línea 1. Considerando un diá metro constante entre AB de gradiente:

Δcot asAB

180 m =15 m/km 12 km Línea de conducció n – Ms.Ing. RubénLLó ABpez Carranza S=15 m/ km S=

=

Pá gina 10

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

´ seria: La pérdida de carga entre AN hf AB =S AB∗L AN hf AB =(15 )(6) hf AB =90 m La cota piezometrica en N:

CP N =Cota A −hf AB CP N =400−90 CP N =310 m. s . n . m Presió n

P N =CP N −Cota N PN =310−230 PN =80 m. c . a

´ , NB ´ . Descomponiendo la Tubería en 2 tramos: AN

´ : Tramo AN Hallamos la pendiente:

Δcot asAN

170 m =0 . 028 m L AN 6000 m S=0 . 028 m/m S=

Perdida de carga entre

=

hf AM =S AN∗L AM hf AM =(0 . 028 )(4 ) hf AM =0 . 112m

Cota Piezometrica en M:

CP M =Cota A −hf AM CP N =400−0 .112 CP N =399. 89 m. s . n. m

Presió n en M:

P M =CP M −Cota M PMLó =399 Línea de conducció n – Ms.Ing. Rubén pez .89−360 Carranza PM =39 .89 m .c . a

Pá gina 11

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

Como

P M =39 . 89 m