Problemas de Abastecimiento - Upt - Tacna

UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA

FACULTAD DE INGENIERIA – ESCUELA PROFESIONAL INGENIERÍA CIVIL ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

UNIVERSIDAD PRIVADA DE TACNA FACULTAD DE INGENIERÍA E.P. INGENIERÍA CIVIL

CURSO: ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO. TEMA: PROBLEMAS RESUELTOS DE LINEAS DE CONDUCCION, LÍNEAS DE ADUCCIÓN, LINEAS DE IMPULSION, RESERVORIO, POBLACIÓN FUTURA, ALCANTARILLADO.

Docente: Ing. Rubén Ramos Hume

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EJERCICIOS RESUELTOS DE ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO Problema 1.-Hallar el diámetro y la perdida de carga de la línea de conducción para la siguiente figura. Que cuenta con los siguientes datos: Qdiseño = 2.1 lt seg

L = 380 m Cota de captación= 2500 m.s.n.m Cota de reservorio= 2450 m.s.n.m

c = 140

SOLUCION  Hallando

S=

"

S

"

cot a (captación ) − cot a (Re servorio ) 2500 − 2450 = = 0.1316 L 380

 Ahora hallando

"

D"

Q  D =  0.2785 xCxS

0.38

0.54

  

 2.1x10 −3 =  0.2785 x100 x0.1316 0.54 

0.38

   

D = 0.0 m4 ≡ 41.1c ≡m1.6 1 "

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D= 2

"

Considerandodo

V =

Q 4 x 2.1x10 −3 = = 1.04 m / s A πx(0.0508 ) 2

Considerandodo

V =

D = 1 .5

"

Q 4 x 2.1x10 −3 = =1.84 m / s A πx (0.0.0381 ) 2

∴ Tomando el diámetro comercial:

D ≡ 1.6 1

"

≡ 2"

Luego comprobando con el nuevo diámetro

D ≅ 2 ≅ 5.0 c8 m≅ 0.0 5 0m 8 "

Corrigiendo “S”

Q  S =  0.2785 xCxD

1.85

2.63

  

 2.1x10 −3 =  0.2785 x140 x 0.0508 2.63 

1.85

   

S = 0.0251 h f = SxL = 0.0251 x380 = 9.54 m

Problema 2.-Hallar el nivel del fondo del reservorio y el diámetro de la tubería de aducción para obtener una presión en el punto A de 30 m. Considerando los siguientes datos: Q = 0.4m3 / s

C = 100

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Solución Q = 0.4m3 / s

L = 500 m D =¿−?

L = 500 m Aplicando Bernoulli entre “B” y “A” P V2 P V2 ZB + B + B = Z A + A + A + hf γ 2g γ 2g PA ZB = Z A + + hf ……………….(1) γ i)

Asumiendo V=1.5 m/s

D=

4 xQ 4 x0.40 = = 0.58m = 22.8" π xV π x1.50

Tomando el diámetro comercial:

D ≡ 2 4≡ 6 c0 m= 0.6 m0 "

Q 4 x0.40 = = 1.41m / s A πx0.60 2 Calculando la pendiente "S " 1.85 1.85 Q 0.40     S = =    2.63 2.63  0.2785 xCxD   0.2785 x100 x 0.60  S = 0.00468 Entonces: V =

Luego: h f = SxL = 0.00468 x5000 h f = 23 .40 m ii) Asumiendo D=700 mm=28”

Q 4 x0.40 = = 1.04 m / s A πx 0.70 2 1.85 1.85 Q 0.40     S = = 2.63  2.63   0.2785 xCxD   0.2785 x100 x 0.70  S = 0.00221 Luego V =

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Luego: h f = SxL = 0.00221 x5000 h f =11 .05 m Reemplazando en (1)

∴ Z B =131 .10 +11 .05 =142 .15 m

142 .15 −101 .10 = 41 .05 m más por encima del punto A Estará el nivel del fondo del reservorio.

Problema 3.-Se va a realizar un proyecto de abastecimiento de agua para una urbanización que cuenta con 760 lotes (considerar dotación 250 lt/hab./dia, K1 =1.3 y densidad es 7). Se desea: a) b) c) d)

El volumen del reservorio a construirse El caudal a bombear , si tendrá un régimen de 24 horas de bombeo El equipo de bombeo a usar, si el material será PVC(C=140) Que ocurre cuando NPSHd>NPSHr

1) Válvula de retención liviano 2) Codo 90º radio largo 3) Válvula compuerta

SOLUCIÓN a) Hallando QP :

QP =

PoblaciónD iseñoxDota ción 86400

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PoblaciónD iseño =# lotesxDens idad = 760 x7 PoblaciónD iseño = 5320 Hab . 5320 x 250 QP = 86400 • Hallando el volumen del reservorio ( VR ) VR =V1 +V2 +V3 VR =VREGULACIÓN

+VCONTRAINCE

NDIO

+VRESERVA

• Hallando ( V1 )

V1 = 0.25 xQ P V1 = 0.25 x15 .39

lt 86400 seg 1m 3 x x seg 1dia 1000 lt

V1 = 332 .4m 3 V1 = 332424 lt / seg • Hallando ( V2 ) Como en este caso la población es < 10 000, entonces no consideramos volumen contra incendio.

V2 = 0

• Hallando ( V3 )

V3 = 0.33 (V1 +V2 ) = 0.33 (332 .424 + 0)

V3 =109 .70 m 3 Entonces reemplazando en:

VR =V1 +V2 +V3

VR = 332 .424 + 0 +109 .70

VR = 442 .10 m 3 b) Calculando el caudal a bombear ( QB )

QB = Qmd x • Calculando el caudal máximo diario ( Qmd

24 TB

)

Qmd = K1 xQ P Qmd =1.3 x15 .39 Qmd = 20 .012 lt / seg

24 24 QB = 20 .012 lt / seg

∴Q

B

= 20 .012 x

c) Calculando el equipo de bombeo a usar: QB = 20 .012 lt / seg , PVC(C=140) • Cálculo de los diámetros  Tubería de impulsión

Di =1.3 xX 1/ 4 QB

X =

TB 24 = 24 24

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X =1 Luego:

Di = 1.3x 0.0 2 0 0 1=20.1 8 3 9= 0.1 8 3 9= 7.3 7"

)

Di = 8" (200 mm ) Vi =

Vi =

Q A

Q 4 x0.020012 = = 0.64 m / s A 3.1416 x0.70 2

 Tubería de succión Se toma un diámetro mayor que el de impulsión

DSUCCION = 10" (250mm)

Q 4 x0.020012 = = 0.41m / s A 3.1416 x0.250 2 QB = 20 .012 lt / seg , PVC(C= VS = 0.41 m / s (¡NO CUMPLE! ) VS =

Por lo tanto tomamos:

DIMPULSIÓN = 6" (0.150m)

DSUCCION = 8" (0.200m) Sumergencia S = 2.5 DSUCCIÓN

+ 0 .1

S = 2.5 x 0.2 + 0.1 S = 0.6 • Cálculo de la altura dinámica total ( H DT ) Altura estática total =Hs+Hi Hi=38 m Hs=5 m Altura estática total=43 m 

Perdida en la succión (

D s= 8" )

Viendo la tabla para encontrar las perdidas de longitud equivalentes para

D s= 8" , tomamos:

- Válvula de pie con coladera ………………….……52 - como 90º radio largo ……………………………..…4.30 - Longitud tubería recta.............… 0.6+0.5+5 =6.10 62 .4m Longitud equivalente total : h f = SxL 1.85

Q   S = 2.63   0.2785 xCxD 

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1.85

0.020012   = 2.63   0.2785 x140 x0.20 

= 0.00206512 Página 7

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h fsuccion = SxL = 0.002065 x 62 .4 h fsuccion = 0.1289 

Perdidas en la impulsión (

Dimpulsion= 6" )

-Válvula de retención liviana………………………………………..12.5 -Válvula compuerta………………………………………………….…..1.10 -Codo 90º radio largo……………………………………………………20.40 Longitud tub. Recta ……1+62.4+90+1+37.2+0.2+0.1........192.80 Longitud equivalente total: 214.30 h f = SxL 1.85

Q   S = 2.63   0.2785 xCxD 

1.85

0.020012   = 2.63   0.2785 x140 x 0.150 

= 0.0084

h fsuccion = SxL = 0.0084 x 214 .3 =1.80 m

h fsuccion

• Altura de velocidad de descarga

Vd2 = ¿− − − ? 2g Hallando la velocidad de descarga ( Vd )

Dimpulsion = 6" (0.150m) Vi =

Q 4 x 0.020012 = = 1.13m / s A 3.1416 x0.150 2

Vi =1.13 m / s Vd =Vi =1.13 m / s

Vd2 1.13 2 = 2 g 2 x9.81 Vd2 = 0.0651 2g Encontramos la altura dinámica total ( H DT )

H DT =Altura estática total+ perdidas de succión + perdidas de impulsión + altura de velocidad de descarga.

H DT = 43 + 0.1289 +1.7941 + 0.0651 H DT = 44 .988 m Con los valores de H DT = 44 .988 m y QB = 20 .012 lt / s pot = d)

(γ ) xQxH 75

Si NPSH

d

DT

> NPSH

= d

(1000 ) x 20 .012 x10 −3 x 45 = 12 HP 75

entonces no se produce el fenómeno de cavitación

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Problema 4.- La tubería que sale de un reservorio hacia la red de distribución lleva un gasto de 3.24 x10 6 cm 3 min a una población a la que se le considera una dotación de 150 lt / hab . / dia y los coeficientes máx. diario y máx. horario son 1.3 y 1.8 respectivamente. Se quiere saber el # de lotes que tiene, si se considera una densidad poblacional de 6.

 Hallando Qmh

SOLUCIÓN en lt/s, ya que el gasto que sale del reservorio hacia la red es Qmh

Qmh = 3.24 x10 6

cm 3 min 1000 lt 1m 3 x x x mim 60 seg 1m 3 100 3 cm 3

Qmh = 54 lt s Qmh = K 2Qd

Qd =

Qmh K2

Qd = Q p

54 1.8 Qd = 30 lt s # lotesxDens idadxDotac ión Qd = 86400 # lotesx 6 x150 30 = 86400 # lotes = 2880 lotes Qd =

Realice el diseño de las pendientes del siguiente sistema de alcantarillado.

SOLUCIÓN

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S 0 0 0 xL(m) H= 1 00 0

Asumiendo

Sm in = 1 000 0

Tramo 1-2

∴H

=

10 x80 = 0.80 m 1000

Como no cumple con la altura de buzón en el punto 2 Entonces:

Corrigiendo la pendiente

S=

98 .8 − 96 .8 = 25 0 00 0.080

Tramo 2-3 Como tiene el mismo desnivel y la misma distancia del tramo 1-2

S =

96 .8 − 94 .8 = 25 .00 0 00 0.080

Tramo 1-4

S=

98 .8 − 96 .8 = 33 .33 0 00 0.06

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Tramo 2-5

S=

96 .8 − 94 .8 = 33 .33 0 00 0.06

Tramo 3-6

S=

94 .8 − 92 .8 = 33 .33 0 00 0.06

Tramo 4-5

S=

96 .8 − 94 .8 = 25 .00 0 00 0.08

Tramo 5-6

S =

94 .8 − 92 .8 = 25 .00 0 00 0.08 FIGURA FINAL

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