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CAPITULO II
BASES DE DISEO
2.1 FUENTES DE AGUA
Se define como fuente de agua a todo aquel lugar capaz de
suministrar, en cualquier poca
del ao un caudal que en verano sea igual mayor al consumo mximo
diario. La fuente ser
adecuada para el consumo humano, siempre que el agua sea de una
calidad aceptable y en las
cantidades requeridas.
Las fuentes de agua natural, disponibles en el medio ambiente,
se clasifican en:
Aguas Metericas:
Son las que proceden de la atmsfera a travs de precipitaciones
pluviales que son
captadas al llegar a la superficie terrestre en forma de lluvia,
por medio de reas expuestas a la
precipitacin para luego ser almacenadas en cisternas o depsitos
apropiados.
Aguas Superficiales:
Estn constituidas por ros, lagos, lagunas, embalses, riachuelos,
presas etc. Estas se han
formado por la topografa del lugar.
Aguas Subterrneas:
Son aquellas aguas que al caer a la superficie terrestre, se
infiltran al suelo y afloran en
forma de manantiales. Se localizan en zonas con cavidades
conectadas entre si, que
comprenden una zona de saturacin y de aireacin que quedan
separados por el nivel fretico.
2.2 AFORO DE FUENTES:
Es la medicin del caudal que produce una fuente. La medicin del
caudal o aforo de la
fuente de agua debe realizarse al menos dos veces en diferentes
pocas del ao. Un aforo
imprescindiblemente en poca de estiaje y otros aforos
complementarios dependiendo el tipo
de fuente.
El caudal se puede determinar por los siguientes mtodos:
a) Aforo de flujo superficial: Mtodo de velocidad y rea
transversal (aforo con flotador). b) Aforo de Vertientes: Mtodo
volumtrico.
FUENTE: Normas y Guas de Diseo de Proyectos de Abastecimiento de
Agua Potable y Saneamiento Rural.
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a) Mtodo de velocidad y rea transversal (aforo con
flotador):
Es la determinacin del caudal empleando como variables la
velocidad del agua y el rea
transversal de un cuerpo superficial.
Entonces:
Q = V * A (1)
Siendo:
V = 0.8 * d (2)
Tp
A = [ b1 * h1 + b2 * hk ] (3) n n
Donde:
Q = Caudal del ri (m/s)
V = Velocidad del agua (m/s)
A = rea transversal media (m)
d = Distancia entre los puntos marcados (m)
Tp= Tiempo de paso entre las marcas (s)
b1 y b2 = Ancho total en la seccin A y B respectivamente (m)
h1 y hk = Profundidad en la posicin de cada estaca, para cada
seccin (m)
n = Numero de estacas en cada seccin (normalmente distancias de
1 mt)
La velocidad se determina seleccionando un tramo regular del ri
de seccin uniforme. Se
marcaran dos puntos a distancias conocidas (puntos A y B). Y se
proceder a soltar un cuerpo
flotante aguas arriba para tomar el tiempo de paso entre los dos
puntos marcados. El tiempo de
paso se medir tres veces, determinando el promedio de estas
pruebas. La velocidad ser igual
a la distancia entre los puntos marcados (A y B) dividida entre
el tiempo de paso. El rea se
determinara mediante la introduccin de estacas de sondeo a cada
metro y perpendiculares a la
lmina de agua para la medicin de la profundidad, se sacara el
promedio de las profundidades
y se multiplicara por el ancho en la seccin medida.
b) Aforo de vertientes: Mtodo volumtrico.
Se realiza utilizando un recipiente de volumen conocido y se
mide el tiempo de llenado en
segundos. Este procedimiento se realizara tres veces por lo
menos y se promediara el tiempo.
El caudal ser el volumen conocido dividido entre el promedio de
los tiempos. Este mtodo es
el ms utilizado por lo econmico y por su fcil empleo.
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Entonces:
Q = Vol (4)
T
Donde:
Q = Caudal (l/s)
Vol = Volumen del recipiente (lts)
T= Tiempo medio de llenado del recipiente (seg)
2.3 POTABILIZACION
La potabilizacion del agua se logra mediante tratamientos o
procesos que se aplican a las
aguas, para que estas sean adecuadas para el consumo humano.
Los tratamientos a utilizar son los siguientes:
a) Sedimentacin:
Es un proceso de separacin de partculas slidas, suspendidas en
el agua. Estas partculas
siendo mas pesadas que el agua, tienden a caer hacia el
fondo.
b) Filtracin:
Es el proceso por medio del cual el agua atraviesa capas porosas
capaces de retener
impurezas. El material comnmente utilizado como medio filtrante,
es la arena. Los filtros de
arena lentos y rpidos, son los que generalmente se utilizan en
los sistemas de abastecimientos
de agua.
c) Desinfeccin:
El agua que va a servir para abastecer una poblacin puede estar
contaminada, en dado caso
es necesario desinfectarla. Para el rea rural este proceso debe
ejecutarse mediante la
aplicacin de hipoclorito de calcio, adems se puede emplear
yodo.
El hipoclorito de calcio se vende en forma granular, por lo que
es necesario disolverlo
previamente; la aplicacin de la solucin se hace mediante un
hipoclorador, para que el cloro
sufra efecto es necesario que haga un periodo de contacto por lo
menos 20 minutos, contados
apartir del momento de aplicacin. La dosificacin depende del
grado de contaminacin y del
cloro residual que se fije. Por otra parte, aun cuando el agua
no este contaminada, es necesario
desinfectar las estructuras y las tuberas antes que el sistema
se ponga en servicio.
2.4 ESTUDIO DEL DISEO HIDRAULICO
En todo acueducto rural, se deben analizar diferentes factores
que intervienen en el
proyecto, estos factores son principalmente el de orden
socioeconmico. Los cuales son
indispensables para que el periodo de durabilidad de los
componentes del sistema, se
aprovechan en su totalidad a efecto de proporcionar un mejor
servicio a la comunidad.
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2.5 PERIODO DE DISEO
Se entiende por periodo de diseo, en cualquier obra de la
ingeniera civil, el nmero de
aos durante los cuales una obra determinada ha de prestar con
eficiencia el servicio para el
cual fue diseada.
El periodo de diseo de un sistema de abastecimiento, es el
tiempo durante el cual el
sistema dar un servicio con una eficiencia aceptable. Los
acueductos rurales se calculan para
un periodo de 20 aos de vida til del proyecto y un ao para la
planificacin y ejecucin.
2.6 DENSIDAD DE POBLACIN
Para realizar un estudio es necesario la estimacin total de la
poblacin total de una
comunidad para distribuir el agua dentro de una rea requerida
para ello es necesario calcular
la informacin de la poblacin. La informacin normalmente se
expresa por el nmero de
habitantes por kilmetro cuadrado (hab./km2).
2.7 POBLACIN DE DISEO
La determinacin del nmero de habitantes para los cuales ha de
disearse el acueducto es
un parmetro bsico en el calculo del caudal de diseo para la
comunidad, con el fin de poder
estimar la poblacin futura es necesario estudiar las
caractersticas sociales, culturales y
econmicas de sus habitantes en el pasado y en el presente y
hacer predicciones sobre su
futuro desarrollo, especialmente en lo concerniente a turismo y
desarrollo industrial y
comercial.
Una ciudad, pueblo o aldea, es un ente dinmico y su numero de
habitantes crece por
nacimientos e inmigraciones y decrece por muertes y
emigraciones. Tambin puede crecer por
anexin de otras concentraciones humanas ms pequeas. La proyeccin
del crecimiento de la
poblacin se puede obtener utilizando distintos mtodos. El mtodo
aritmtico, mtodo
geomtrico y el mtodo exponencial siendo el mtodo geomtrico el ms
utilizado por ser el
que mas se adapta a la informacin con la que se cuenta, esta
informacin es la poblacin
actual, taza de crecimiento y periodo de diseo.
2.8 TOPOGRAFA
Para disear la lnea de conduccin y red de distribucin es
necesario hacer levantamientos
altimtricos y planimetricos. El levantamiento topogrfico
consiste en el proceso de obtencin
de datos del terreno (alturas, distancias y ngulos) para
representar el relieve del lugar del
proyecto. El levantamiento topogrfico comprende la altimetra y
planimetra.
FUENTE: Normas y Guas de Diseo de Proyectos de Abastecimiento de
Agua Potable y Saneamiento Rural.
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Planimetra: Es el mtodo que se utiliza para encontrar distancias
y ngulos de un polgono.
Altimetra: Es el mtodo que se utiliza para encontrar diferencia
de alturas o niveles.
2.9 DOTACIN DE AGUA
Es la cantidad de agua que una persona necesita por dia para
satisfacer sus necesidades. Se
expresa en litros por habitante por dia ( lt/hab/dia). A
continuacin se presentan las diferentes
dotaciones que se pueden emplear:
CLIMA/DOTACION
AREA FRIO TEMPLADO CALIDO
rea rural 80-90 lt/hab./da 100 lt/hab./da 120 lt/hab/dia
rea urbana 150 lt/hab/dia 200 lt/hab/dia 250 lt/hab/dia
2.10 DETERMINACIN DE CAUDALES
2.10.1 FACTORES DE CONSUMO
En un sistema de abastecimiento de agua el consumo es afectado
por una serie de factores
que van variando en funcin del tiempo, las condiciones
econmicas, las costumbres del lugar
y las condiciones climatologicas que son inherentes a la
comunidad a la comunidad que se va
abastecer y que varan de una poblacin a otra.
2.10.2 CAUDAL MEDIO DIARIO
Es la cantidad de agua que consume una poblacin durante un dia,
obtenida como el
promedio de los consumos diarios durante un periodo de un ao.
Calcular el consumo medio
diario como la dotacin por el nmero de habitantes futuros
expresada en litros por segundo.
FUENTE: Normas y Guas de Diseo de Proyectos de Abastecimiento de
Agua Potable y Saneamiento Rural.
Republica Dominicana.
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Qmd = Poblacin futura * Dotacin = (lt/seg.) (5)
86,400 seg./da
2.10.3 CAUDAL MAXIMO DIARIO
Es el mximo consumo de agua durante 24 horas observado durante
un ao. Para las
comunidades donde no se tienen datos, el consumo mximo diario se
obtiene incrementando
en un porcentaje el caudal medio diario. A este porcentaje se le
denomina Factor dia mximo, este factor esta en funcin del tamao de
la poblacin. El caudal mximo diario es el que se utiliza para
disear la lnea de conduccin.
Poblaciones < 1000 hab. se utiliza un factor que oscile entre
1.2 y 1.5.
Poblacin > 1000 hab. se utiliza un factor de 1.2
QMD = Qmd * Factor de da mximo (6)
donde
QMD = Caudal mximo diario
Qmd = Caudal medio diario
2.10.4 CAUDAL MAXIMO HORARIO
Es el consumo mximo de agua que se obtiene en una hora del dia,
durante un periodo de
un ao. Si no se tienen registros, se obtiene multiplicando el
caudal medio diario por un
Factor de hora mxima. Este factor esta en funcin del tamao de la
poblacin. El caudal mximo horario es el que se utiliza para disear
la lnea de distribucin.
Poblacin < 1,000 se utiliza un factor de 3.
Poblacin > 1,000 se utiliza un factor de 2.
QMH = Qmd * Factor hora mxima (7)
donde
Qmd = Caudal medio diario
QMH = Caudal mximo horario
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FUENTE: Programa Agua Fuente de Paz. 1997. Diseo de
abastecimiento de agua potable a zonas rurales. Guatemala.
2.11 OBRAS DE CAPTACION
Es toda estructura que se construye con el objetivo de captar la
cantidad de agua necesaria
para el suministro de la poblacin a dotar. Para cualquier tipo
de captacin que se vaya a
realizar se tiene que garantizar la proteccin contra la
contaminacin, entrada de races,
crecimiento de algas, entrada de arena y materiales en
suspensin.
Los tipos de captacin se pueden clasificar de la siguiente
manera:
a) Manantial de ladera concentrado b) Manantial de fondo
concentrado c) Manantial de fondo difuso d) Pozos excavados e)
Pozos perforados f) Galera filtrante g) Aguas Superficiales
a) Manantial de ladera concentrado:
Es la captacin de una fuente subterrnea con afloramiento
horizontal del agua en uno o
varios puntos definidos.
b) Manantial de fondo concentrado:
Es la captacin de una fuente subterrnea con afloramiento
vertical del agua en un punto
definido.
c) Manantial de fondo difuso:
Es la captacin de una fuente subterrnea con afloramientos
verticales en una zona extensa.
d) Pozos Excavados:
Los pozos excavados se construyen en zonas donde existen
acuferos libres o superficies
prximos al nivel del terreno. La profundidad variara dependiendo
del nivel fretico existente,
oscilando entre los 5 y los 20 metros. El dimetro mnimo deseable
para un pozo excavado es
de 0.80 metros, el agua que se obtiene puede estar contaminada
debido a la cercana de la
superficie del terreno de ser as darle el tratamiento
necesario.
e) Pozos perforados:
Los pozos profundos se realizan mediante una perforacin tubular
practicada en el terreno,
ya sea por equipos de perforacin de percusin, rotacin o mixtos
con el objeto de aprovechar
las aguas disponibles de los mantos acuferos subterrneos de
profundidades mayores a los 30
mt, para ser explotados mediante sistemas de bombeo. Es
necesario verificar la calidad del
agua obtenida antes de su empleo. Si esta contaminada es
necesario desinfectarla previamente
a su distribucin.
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f) Galera filtrante:
Es la estructura que permite captar agua sublvea a travs de la
construccin de una bveda
subterrnea, la instalacin de tuberas de infiltracin o la
construccin de canales de
infiltracin prximos al curso de agua superficial ya sea
transversal o paralelamente.
Las galeras filtrantes mas conocidas son:
Tipo galera o bveda Tubera de infiltracin Canal de
infiltracin
La finalidad de estas obras, es interceptar el flujo natural del
agua sublvea hacindola
ingresar por gravedad al interior de la estructura o tubera y
conducindola luego hacia una
caja reunidota de caudales.
g) Aguas Superficiales:
Es la captacin de las aguas que proceden en su mayor parte de la
lluvia y son una mezcla
del agua que corre por el suelo y de la que brota de la tierra
(ros, lagos, embalses y los
pequeos arroyos de las montaas).
Un caso muy particular es aquel en el cual el nacimiento esta
situado a un nivel mas bajo
que las viviendas a servir en este caso se utiliza sistemas por
bombeo. Tambin es necesario
investigar la calidad del agua obtenida antes de su empleo ya
que es muy comn que el agua
de los ros, lagos etc. Estn contaminados por ser una fuente de
descarga.
2.12 CAJA REUNIDORA DE CAUDALES
Su funcin es reunir dos o ms caudales, previamente captados su
capacidad ser de
acuerdo al nmero de fuentes a reunir y al caudal de cada una de
ellas.
2.13 LINEA DE CONDUCCION
Es un conjunto de tuberas forzadas a presin que vienen desde las
obras de captacin,
pozos, cajas reunidoras de caudales, cajas rompe presin hasta al
tanque de distribucin,
dependiendo de las caractersticas de las fuentes de agua que
pueden ser un sistema por
gravedad o por bombeo.
Para el diseo de una lnea de conduccin por gravedad se debe
considerar lo siguiente:
a) La capacidad debe ser suficiente para conducir el caudal
mximo diario de diseo.
b) La seleccin de la clase y dimetro de la tubera que se
empleara, deber ajustarse a
la mxima economa.
c) La lnea de conduccin deber contener los accesorios y obra de
arte necesarios para
su buen funcionamiento.
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2.14 TANQUE DE ALMACENAMIENTO O DISTRIBUCION
Son estructuras civiles destinadas al almacenamiento de agua.
Tienen como funcin
satisfacer la demanda de agua, mantener un volumen adicional
como reserva y garantizar las
presiones de servicios en la red de distribucin.
Segn su posicin pueden ser de 3 tipos:
1. Enterrados 2. Semi-enterrados 3. Superficiales
Ante la falta de informacin, se puede calcular la capacidad del
tanque, de acuerdo a la
demanda real de las comunidades. Cuando no se tienen estudios de
dichas demandas, en
sistemas por gravedad se adoptara de 25 a 50 % del consumo medio
diario estimado.
2.14.1 REQUISITOS SANITARIOS DEL TANQUE DE DISTRIBUCION
a) No dejar entrar la luz para evitar el crecimiento de
algas.
:
b) El tubo de ventilacin que evacua el aire durante el llenado,
debe tener la abertura exterior
hacia abajo y provista de rejilla que impida la entrada de
insectos y polvo.
c) Existencia solo de aberturas de llegada, salida, rebalse y
desague.
d) Escotilla de visita para la inspeccin y limpieza.
e) Cubierta hermtica que impida la penetracin de agua, polvo
etc, del exterior.
f) La tubera de entrada al tanque estar situada cerca del
acceso, para facilitar el aforo del
caudal en cualquier momento.
2.15 CAJA ROMPE PRESION
Su funcin principal es la de romper la presin del agua para
evitar que la tubera se rompa
por sobrepasar su presin de trabajo. Debe estar provista con
vlvula de entrada rebalse y
desague, estos deben llevar un sifn antes de su descarga, para
tener un sello de agua, que
garantice que no ingresaran roedores a la caja.
Las cajas rompe presin que se colocaran en la lnea de conduccin
no llevara vlvula de
flote, para garantizar el paso libre del agua hacia el tanque de
distribucin. Para la red de
distribucin se recomienda dejar vlvulas de flote no menores de
de dimetro para evitar que halla rebalse en horas de no
consumo.
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FUENTE: Normas y Guas de Diseo de Proyectos de Abastecimiento de
Agua Potable y Saneamiento Rural.
Republica Dominicana.
2.16 CAJA DE VALVULAS
Sirve para proteger cualquier vlvula que sea necesario instalar
en el sistema. Las vlvulas
que se emplean en los sistemas de abastecimientos rurales de
agua son: de compuerta, de paso,
de flotador, de limpieza y automticas de aire.
2.17 CAJA DISTRIBUIDORA DE CAUDALES
Es la estructura que por medio de vertederos distribuye
adecuadamente los caudales que
demandan diferentes redes de distribucin. La distribuidora de
caudales con vertederos
rectangulares son los ms utilizados en el diseo de acueductos
rurales.
2.18 TIPOS DE VALVULAS
2.18.1 VALVULA DE COMPUERTA
Sirven para abrir o cerrar el paso del agua. El cierre y la
apertura se realizan mediante un
disco, el cual es accionado por un vastago, este puede subir al
abrir la vlvula o permanecer en
la misma posicin y solamente elevar el disco.
Las vlvulas de compuerta pueden ser de hierro fundido, de bronce
y de plstico. Las
primeras se emplean principalmente para dimetros de 6 en
adelante; Las de bronce son mas econmicas que las de hierro fundido
y se emplean para dimetros de 4 y menores. Las de plstico se
emplean en los equipos dosificadores de solucin de hipoclorito de
calcio.
2.18.2 VALVULA DE COMPUERTA DE LIMPIEZA
Estas vlvulas sirven para extraer de la tubera la arena, hojas o
cualquier otro cuerpo que
haya ingresado, los cuales tienden a depositarse en los puntos
mas bajos del perfil de la
tubera. Como vlvula de limpieza se emplea una de compuerta, de
dimetro igual a la tubera
de servicio, pero el dimetro mayor es de 2.
2.18.3 VALVULA DE AIRE
El aire que queda atrapado dentro de la tubera, tiende a
depositarse en los puntos ms altos
del perfil de la tubera. Esta cantidad de aire puede acumularse
reduciendo la seccin de la
tubera y por consiguiente, su capacidad de conduccin. La
cantidad acumulada de aire puede
ser tanta que llega a impedir completamente la circulacin del
agua. La forma de poder
eliminar el aire en una tubera es con el empleo de una vlvula
automtica de aire.
Las vlvulas automticas de aire permiten tanto la salida del aire
como su ingreso; el
acceso del aire se produce cuando se inicia bruscamente la
salida del agua, como en el caso de
una rotura; de no contarse con la vlvula de aire, pueden llegar
a producir presiones negativas
dentro de la tubera, la que puede llegar a romperse si es de
PVC; o colapsarse si es de HG.
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2.18.4 VALVULA DE GLOBO
Las vlvulas de globo se emplean en las conexiones domiciliares,
tanto para suspender
temporalmente el servicio como para regular caudal.
2.18.5 VALVULA DE PASO
Esta constituida del cuerpo de una pieza que gira dentro del
permetro, al ser accionada
desde el exterior. La pieza que gira tiene una perforacin
circular perpendicular al eje
longitudinal, que abre o cierra la vlvula al ser girada 90, la
cual permite interrumpir rpidamente el paso del agua. Se emplea a
conexiones domiciliares, no se debe tratar de
controlar el caudal con estas vavulas, ya que se desgastan
rpidamente.
2.18.6 VALVULA DE FLOTADOR
Las vlvulas de flotador, se emplean dentro de las cajas rompe
presin de una tubera de
distribucin para suspender el flujo cuando el agua dentro de la
caja alcanza un nivel mximo,
evitando as el rebalse del agua y se desperdicie.
2.19 RED DE DISTRIBUCION
Es el sistema de tuberas utilizado para hacer llegar el agua
proveniente del tanque de
distribucin al usuario.
Las redes de distribucin se clasifican en dos tipos:
a) Red ramificada o abierta:
Esta se utiliza por lo quebrado de la topografa del terreno y
por las casas que se encuentran
dispersas.
b) Red Cerrada:
Las tuberas forman circuitos cerrados y estn intercomunicados
entre si. Este sistema solo
se puede construir donde los beneficiarios se encuentren
ubicados en forma continua y
formando cuadras.
En la red de distribucin es necesario considerar los siguientes
aspectos.
a) El diseo de la red de distribucin se calculara para las
condiciones mas criticas, o sea para
el caudal mximo horario, con el objetivo de asegurar que
funcione correctamente para el
periodo de diseo.
b) La red de distribucin deber contener los accesorios y obras
de arte necesarios para su
buen funcionamiento en el periodo de diseo.
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FUENTE: Programa Agua Fuente de Paz. 1997. Diseo de
abastecimiento de agua potable a zonas rurales. Guatemala.
2.20 DISEO HIDRACULICO DE LA LINEA DE CONDUCCION Y LINEA DE
DISTRIBUCION
El diseo hidrulico se har en base a la perdida de presin del
agua que corre a travs de la
tubera, para comprender el mecanismo que se utiliza se incluyen
los principales conceptos.
a) Presin esttica en tuberas:
Se produce cuando todo el liquido en la tubera y en el deposito
que la alimenta esta en
reposo. Es la presin que soporta la tubera cuando el liquido
esta en reposo y es igual al peso
especifico del agua multiplicado por la altura que se encuentra
la superficie libre del agua en el
deposito.
Por normas establecidas en nuestro Pas, la mxima presin esttica
que soportan las
tuberas en la lnea de conduccin de 160 psi es de 90 metros
columna de agua tericamente
puede soportar ms pero por efectos de seguridad se toma as, si
hay presiones mayores que la
presente, es necesario es necesario colocar una caja
rompepresion o colocar tubera con mayor
presin de trabajo 250 psi, 315 psi o colocar tubera HG. En la
lnea de distribucin, la
mxima presin esttica permitida es de 40 metros columna de agua,
ya que a mayores
presiones tienden a fallar los empaques de las llaves de
chorro.
b) Presin dinmica en la tubera:
Cuando hay movimiento de agua, la presin esttica modifica su
valor, ya que el agua al
estar en movimiento, tiene que vencer fuerzas de resistencia y
por consiguiente, tiene que
gastar de su energa a medida que avanza. Por lo tanto cuando hay
movimiento, la presin va
gastndose a medida que se aleja de la fuente de alimentacin. Lo
que antes era altura de carga
esttica, ahora se convierte en una altura de presin menor,
debido al consumo de presin
menor, debido al consumo de presin necesaria para mantener el
movimiento del agua; a este
consumo de presin se le llama perdida de carga. La energa
consumida o perdida de carga en
las tuberas vara con respecto a la velocidad del agua dentro de
la tubera, ya que si la prdida
de carga es mayor, la presin se consume ms rpidamente. Tambin
varia con el dimetro de
la tubera, si se supone velocidades iguales del agua en tuberas
de diferente dimetro, la
perdida de carga o de energa ser mayor para la tubera de menor
dimetro, es decir la perdida
de carga aumenta a medida que el dimetro de la tubera disminuye
y por lo tanto el consumo
de la presin es mayor.
Por consideraciones de normas del pas se establece que la menor
presin dinmica que
puede haber en la red de distribucin es de 10 metros columna de
agua en el rea rural, para
que el agua pueda subir con cierta presin a las llaves de
chorro. Se pueden tener presiones de
hasta 7 mca, siempre que sea debidamente justificado.
c) Lnea piezometrica:
Es la forma de representar grficamente los cambios de presin en
la tubera. Esto indica
para cada punto de la tubera, tres elementos:
La distancia que existe entre la lnea piezometrica y la presin
esttica en cada punto, Representa la prdida de carga o perdida de
altura de presin que ha sufrido el lquido
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a partir del recipiente de alimentacin, o sea el tanque de
distribucin hasta el punto de
estudio.
La distancia entre la lnea piezometrica y la tubera representa
el resto de presin esttica que queda todava de ese punto a la
tubera. Esta presin esta todava
disponible para ser gastada en la continuacin del recorrido del
agua dentro de la
tubera o sea la presin disponible.
La pendiente de la lnea piezometrica representa la cantidad de
altura de presin que se esta consumiendo por cada unidad de
longitud en metros, que recorre el agua. Para un
mismo conducto, mientras mayor sea la velocidad, mayor consumo
de presin por
metro de tubera existir o sea que la lnea piezometrica se
mostrara con mayor
inclinacin. En igual forma, para un mismo gasto, mientras mas
pequeo es el tubo
ms consumo de presin por metro de tubera existir.
Para el diseo y calculo de todo el sistema de tuberas de
conduccin y distribucin de
proyectos, se puede utilizar la formula de HAZEN-WILLIAMS para
tuberas y conductos a
seccin llena, cuya formula para Guatemala fue transformada por
la Direccin General de
Obras Publicas de Guatemala para que se pueda utilizar con
diferentes sistemas de medidas la
formula a utilizar es:
Hf = P*Q1.85
P = P * L 1000
P = 1743811
C1.85
* D4.87
Sustituyendo
Hf = 1743.81 * L * Q1.85
(8)
C1.85
* D4.87
donde
Hf = Perdida de carga en metros columna de agua (mca)
L = Longitud de tubera en estudio (mts)
Q = Caudal en litros / segundo (lts/seg)
D = Dimetro de tubera en pulgadas (pulg)
C = Coeficiente de friccin va a depender de la naturaleza de las
paredes interiores de
los tubos, si es PVC o HG.
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2.21 VELOCIDADES Y PRESIONES
La lnea de distribucin de cumplir con los siguientes
requisitos.
a) Debe tratarse que la velocidad en las tuberas no sea mayor de
1.5 mt/seg, para evitar el
golpe de ariete. Por lo bajo de algunos caudales, aun con tubera
de 1/2 , se puede permitir que esta velocidad llegue a 3.0 m/seg.,
procurando que se presente en tramos cortos. Para
verificar la velocidad del agua se utiliza la ecuacin de
continuidad.
Q = V * A
V = Q/A donde A = D2/4
Sustituyendo
V = 4Q/ D2 (9)
Donde:
Q = Caudal ( m3/seg)
A = rea del tubo (m2)
V = Velocidad del fluido ( mts/seg)
D = Dimetro del tubo (m)
b) La presion dinamica en las casas debe estar comprendida entre
10 y 15 metros columna de
agua.
c) La presion esttica no debe ser mayor de 40 metros columna de
agua.
d) La carga de llegada a una caja rompe presion debe ser
suficiente para operar correctamente
la vlvula de flotador y para proporcionar un margen de
seguridad, comprendido este ultimo
entre 2 y 6 metros.
e) Se ha considerado en lneas de distribucin, que el aire que
puede acumularse en la tubera
puede salir en las conexiones domiciliares. Esto puede ser
cierto cerca de los puntos donde
haya casas; de no ser as, deber preverse la instalacin de
vlvulas automticas de aire.
f) Las zanjas para la instalacin de la tubera se hacen de 0.80
mt de profundidad y 0.40 de
ancho. En el caso de tener dos tuberas paralelas dentro de una
misma zanja y una de ellas es
de conduccin se colocara a un nivel mas bajo que la de
distribucin.
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FUENTE: Programa Agua Fuente de Paz. 1997. Diseo de
abastecimiento de agua potable a zonas rurales. Guatemala.
2.22 TIPOS DE SERVICIO
El sistema de servicio podr ser por conexiones prediales,
conexiones intradomiciliares,
llena cantaros y mixtos (Llenacantaros y conexiones
prediales).
2.22.1 CONEXIN PREDIAL
Se entiende por conexin predial cada servicio que se presta a
una comunidad, a base de
grifo instalado fuera de la vivienda, pero dentro del predio o
lote que la ocupa.
2.22.2 CONEXIN INTRADOMICILIAR
Se entiende por conexin intradomiciliar el servicio que permite
la instalacin de uno o
ms grifos o unidades dentro y fuera de una vivienda.
2.23 TIPOS DE TUBERIAS
El tipo de tubera se refiere al material de la cual esta hecha.
Los materiales que actualmente
se emplean para su fabricacin son cloruro de polivinilo, hierro
galvanizado hierro fundido.
2.23.1 TUBERIA DE PVC
La tubera pvc esta fabricada de cloruro de polivinilo es la
tubera que ms se emplea
actualmente. Las ventajas de este material es que es ms
econmico, fcil de instalar, ms
liviano, no se corroe y es ms durable. La desventaja es que es
frgil y se cristaliza al estar
expuesto a la intemperie, su coeficiente de friccin es C = 140.
Sus presiones de trabajo
existentes son 100, 125, 160, 250, 315 psi.
2.23.2 TUBERIA DE HIERRO GALVANIZADO
El hierro galvanizado (HG) se utiliza cuando las presiones de
trabajo sean mayores a las
que soporta la tubera pvc o cuando el terreno sea rocoso y no se
pueda enterrar la tubera. El
hierro galvanizado debe quedar expuesto a la intemperie ya que
enterrado se corroe su
coeficiente de friccin es C = 100.
2.23.3 TUBERIA DE HIERRO FUNDIDO
El hierro fundido se emplea actualmente para grandes dimetros (
12 o mayores) ya que para dimetros menores su costo es muy elevado
comparado con otros materiales.
-
16
FUENTE: Programa Agua Fuente de Paz. 1997. Diseo de
abastecimiento de agua potable a zonas rurales. Guatemala.
CAPITULO III
DESARROLLO DEL PROYECTO
3.1 FUENTES DE AGUA
En el casero Agua Tibia San Vicente Buenabaj, existen cuatro
fuentes o nacimientos de los
cuales se tomaran todos. Los cuales son de tipo manantiales con
ladera concentrado, en donde
el primero se encuentra en un lugar conocido como XEPATUJ, el
segundo en un lugar
llamado LA ROCA, el tercero en EL PINABETE y el cuarto se
encuentra ubicado en XEMUJ.
Estos nacimientos se encuentran ubicados en el rea del cerro
TENA.
3.2 AFORO DE LAS FUENTES
Para realizar el proyecto, se realizo el aforo de los
nacimientos en marzo del 2004 y en
Julio del mismo ao.
El mtodo de aforo utilizado para los nacimientos fue el
volumtrico, los datos obtenidos
fueron los siguientes:
Aforo realizado en Marzo del 2,004.
Caudal para el nacimiento # 1 = 0.06 lt/seg.
Caudal para el nacimiento # 2 = 0.23 lt/seg.
Caudal para el nacimiento # 3 = 0.43 lt/seg.
Caudal para el nacimiento # 4 = 0.10 lt/seg.
Aforo realizado en Julio del 2,004.
Caudal para el nacimiento # 1 = 0.12 lt/seg.
Caudal para el nacimiento # 2 = 0.35 lt/seg.
Caudal para el nacimiento # 3 = 0.95 lt/seg.
Caudal para el nacimiento # 4 = 0.23 lt/seg.
El aforo que se realizo en Marzo fue el que se tomo para el
diseo del proyecto Casero
Agua Tibia por ser el ms pequeo
3.3 LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO
El levantamiento topogrfico que se realizo en el proyecto fue
taquimetrico (planimetra,
altimetria), debido a lo accidentado del terreno y a la
dispersin de las casas, utilizando
poligonales abiertas. La libreta topogrfica se encuentra en el
anexo No. 1.
-
17
Con la topografa que se realizo se obtuvieron datos de campo los
cuales sirvieron para el
clculo topogrfico y para dibujar los planos de la planta y el
perfil del proyecto cuyos planos
se encuentran en el anexo No. 2.
3.4 DISEO HIDRAULICO
3.4.1 VIVIENDAS ACTUALES
La encuesta se realizo cuando se hizo el levantamiento
topogrfico, dando como resultado
80 viviendas actuales.
3.4.2 DENSIDAD DE POBLACION
La densidad de poblacin se determino por medio de una encuesta
que se realizo en la
comunidad dando como resultado 5 habitantes/vivienda.
3.4.3 POBLACION ACTUAL
Por medio de las viviendas actuales y por la densidad de
poblacin podemos obtener la
poblacin actual la cual es Pa = 400 habitantes.
3.4.4 PERIODO DE DISEO
El periodo de diseo que se tomo son 20 aos. Tiempo considerado
como vida util del
proyecto.
3.4.5 TAZA DE CRECIMIENTO DE POBLACION
Tomando como referencia que el Instituto Nacional de Estadstica
(INE), la taza de
crecimiento para el departamento de Totonicapn es 2.3 % se opto
por tomar este factor de
crecimiento.
3.4.6 DOTACION DE AGUA
La dotacin de agua que se utiliza para el proyecto es de 80
lt/hab/dia ya que las fuentes
existentes no permitan dar una mayor dotacin. Es importante
mencionar que la dotacin se
encuentra dentro de los parmetros de diseo de las distintas
instituciones nacionales.
3.4.7 FACTOR DIA MAXIMO
El factor dia mximo que se utilizo en el proyecto fue:
Fdm = 1.3
3.4.8 FACTOR HORA MAXIMA
El factor hora mxima que se utilizo en el proyecto fue:
-
18
Fhm = 3
3.4.9 POBLACION FUTURA
El mtodo que se utilizo para calcular la poblacin futura fue el
mtodo geomtrico.
Pf = Pa (1 + r) n
(10)
Pf = 400 ( 1 + 0.023) 20
Pf = 630 habitantes
Donde:
Pf = Poblacin futura
Pa = Poblacin actual
r = Taza de crecimiento
n = Periodo de diseo
3.5 CAUDALES DE DISEO
3.5.1 CAUDAL MEDIO DIARIO
Qmd = Dotacin * Habitantes futuros
86,400
Qmd = 80lt/hab/dia * 630 hab
86,400
Qmd = 0.58 lt/seg = 50.11 M3/dia
3.5.2 CAUDAL MAXIMO DIARIO
QMD = Qmd * factor dia mximo
QMD = 0.58 lt/seg * 1.3 = 0.76 lt/seg
-
19
Este caudal es el que se utiliza para el diseo de la lnea de
conduccin. El caudal que
produjeron los cuatro nacimientos es de 0.82 lt/seg o sea que
este caudal es suficiente para la
realizar el proyecto.
3.5.3 CAUDAL MAXIMO HORARIO
QMH = Qmd * Factor hora mxima
QMH = 0.58 lt/seg * 3 = 1.75 lt/seg
Este caudal es el que se utiliza para la lnea de
distribucin.
3.5.4 FACTOR DE GASTO
Es definido como el consumo de agua que se da por vivienda. Con
este factor, el caudal de
hora mxima se puede distribuir en los tramos de tuberas que
componen la red de
distribucin.
FG = Q ddist./ No. viviendas (11)
FG = (1.75 lt/seg)/126 viviendas = 0.0139
3.6 OBRAS DE CAPTACION
Se construirn cajas de captacin para cada uno de los nacimientos
existentes en el
proyecto Casero Agua Tibia de acuerdo al diseo tpico que se
encuentra en planos, los cuales
estn en el anexo No. 2. Este diseo es especfico para fuentes de
ladera concentrada que es el
caso de los nacimientos que se encuentran en el proyecto.
3.7 CAJA REUNIDORA DE CAUDALES
En el proyecto Casero Agua Tibia se construir una caja reunidora
de caudales, esto se
hace con el objetivo de unificar los caudales de los cuatro
nacimientos para volverlo uno solo
y conducirlo al tanque de distribucin.
3.8 LINEA DE CONDUCCION
Para el diseo de la lnea de conduccin se utilizo la formula de
Hazen-Williams.
-
20
Hf = 1,743.81 * L * Q 1.85
C 1.85
* D 4.87
Donde:
Hf = Perdida de carga
Q = Caudal en litros/ segundo (lts/seg)
L = Longitud de tubera (mts)
D = Dimetro de tubera en pulgadas (pulg)
C = Coeficiente de Hazen-Williams, que depende de las paredes
interiores de la tubera, si
es PVC o HG.
Desglosando la formula anterior:
Hf = P * Q 1.85
P = P * L 1000
P = 1743811 (12)
C1.85
* D 4.87
En base al desglose de la formula se calcularon los valores de P
para los diferentes dimetros de tubera comercial.
VALORES DE P
HG PVC
(pulg.) C = 100 C = 140
2 1/2 3.97 2.13
2 11.80 6.32
1 1/2 47.86 25.66
1 1/4 116.29 62.36
-
21
1 344.75 184.87
3/4 1,399.43 750.45
La distancia horizontal se incrementara en un 3 %, debido a la
pendiente y a lo accidentado
del terreno.
PARA EL PROYECTO AGUA TIBIA:
De la estacin E = R2 a la estacin E = 9
En estacin E = R2 y estacin E = 3 construir cajas de captacin
tpica.
El nacimiento # 1 que se encuentra en la estacin E = R2 se
conectara al nacimiento # 2
que se encuentra en la estacin E = 3, para luego conducirse
dichos nacimientos a una caja
reunidora de caudales que se encuentra ubicada en la estacin E =
9.
El nacimiento # 1 conduce una caudal de 0.06 lt/seg. El
nacimiento # 2 conduce un caudal
de 0.17 lts/seg, sumados los dos nos produce un caudal de 0.23
lt/seg.
De la estacin E = 5.4 a estacin E = 9
En estacin E = 5.4 y estacin E = 5.1 construir cajas de captacin
tpica.
El nacimiento # 3 que se encuentra en la estacin E = 5.4 se
conectara al nacimiento # 4
que se encuentra en la estacin E = 5.1, para luego conducirse
estos nacimientos a una caja
reunidora de caudales que se encuentra ubicada en la estacin E =
9.
El nacimiento # 3 conduce un caudal de 0.43 lt/seg. El
nacimiento # 4 conduce una caudal
de 10 lt/seg, sumados los dos nos produce un caudal de 0.53
lt/seg.
De la estacin E = 9 a la estacin E = R7
En estacin E = 9 construir una caja reunidora de caudales.
Cota inicial de terreno en E-9 = 986.36
Cota final de terreno en E-R37 = 944.47
Diferencia de niveles :
H = Cota inicial Cota final (13) H = 986.36 944.47 = 41.89
mt.
Calculo de la distancia:
Distancia (L) = distancia * 1.03 (14)
-
22
Distancia (L) = 330.22 * 1.03 = 340.13 mt.
Caudal = 0.76 lt/seg.
Despejando el dimetro de la formula de Hazen Williams:
( 1 / 4.87)
D = 1,743.811 * L * Q 1.85
(15)
H * C 1.852
( 1 / 4.87)
D = 1743.811 * 340.13 * 0.76 1.85
41.89 * 140 1.852
D = 0.98" El intervalo de dimetros comerciales donde se
encuentra este dimetro terico
es:
( 3/4" < 0.98" < 1" )
Utilizando 1"
Hf = ( P * L * Q1.85 ) / 1000 Hf = (184.87 * 340.13 * 0.76
1.85 ) / 1000
Hf = 37.85 mt.
Piezometrica de Salida = Cota de terreno 1 mt = 986.36 1 mt =
985.36 mt.
Piezometrica de llegada = Piezometrica de salida Hf (16) =
985.36 37.85 = 947.51 mt.
Presin dinmica = Piezometrica de llegada Cota de terreno de
llegada (17) = 947.51 944.47 = 2.54 m.c.a.
Se puede notar que se usa dimetro de 1" la presin dinmica es muy
pequea, si
seusara un dimetro de 3/4" la piezometrica se enterrara, se opto
por usar un dimetro de
2" pvc que es la que mas se ajusta a nuestro diseo.
-
23
Utilizando 2"
Hf = ( 6.32 * 340.13 * 0.76 1.85
) / 1000
Hf = 1.29 mt.
Piezometrica de salida = 986.36 1 mt. Piezometrica de salida =
985.36 mt.
Piezometrica de llegada = 985.36 1.29 = 984.07 mt.
Presion Dinamica = 984.07 944.47 = 39.60 m.c.a.
De la estacin de E = 9 a la estacin E = R7 utilizar tubera de 2
pvc.
Calculo de la velocidad en este tramo:
V = 4 * Q / D2
V = 4 ( 0.76) / ( 2 )2
V = 0.38 mt / seg.
De la estacin E = R7 a la estacin E = 43
Cota inicial de terreno en E R7 = 944.47 Cota final de terreno
en E 43 = 936.31
Diferencia de niveles :
H = 944.47 936.31 H = 8.16 mt.
Distancia (L) = 2,185.55 * 1.03 = 2,251.12 mt.
Caudal = 0.76 lt/seg.
Despejando el dimetro de la formula de Hazen Williams:
( 1 / 4.87)
D = 1743.811 * 2,251.12 * 0.76 1.85
-
24
8.16 * 140 1.852
D = 2.02 " El intervalo de dimetros comerciales donde se
encuentra este dimetro terico es:
( 2 " < 2.02 " < 2 )
Utilizando dimetro de 2 "
Hf = ( 6.32 * 2,251.12 * 0.76 1.85
) / 1000
Hf = 8.56 mt.
Piezometrica de salida = 984.07 mt.
Piezometrica de llegada = 984.07 8.56 = 975.51 mt.
Presin dinmica = 975.51 936.31 = 39.20 m.c.a.
La presin dinmica comparada con el perfil del terreno es muy
grande utilizaremos un
dimetro menor de 1 ".
Utilizando tubera de 1 "
Hf = ( 25.66 * 2,251.12 * 0.76 1.85
) /1000
Hf = 34.76 mt.
Piezometrica de salida = 984.07 mt.
Piezometrica de llegada = 984.07 34.76 = 949.31 mt.
Presin Dinmica = 949.31 936.31 = 12.99 m.c.a.
Esta tubera se adecua mejor al perfil del terreno. De la estacin
E = R7 a estacin E = 43
utilizar tubera de 1 " pvc.
Calculo de la velocidad en este tramo:
V = 4 * Q / D2
-
25
V = 4 * ( 0.76 ) / (1.5)2
V = 0.67 mt/seg.
De la estacin E = 43 a la estacin E = 48
En la estacin E = 48 construir una caja rompe presin
Cota inicial de terreno en E 43 = 936.31 Cota final de terreno
en E 48 = 918.25
Diferencia de niveles :
H = 936.31 918.25 H = 18.06 mt.
Distancia = 232.23 * 1.03 = 239.20 mt.
Caudal = 0.76 lt/seg.
Despejando el dimetro de la formula de Hazen Williams:
( 1 / 4.87)
D = 1743.811 * 239.20 * 0.76 1.85
18.06 * 140 1.852
D = 1.08 " El intervalo de dimetros comerciales donde se
encuentra este dimetro terico es:
( 1 " < 1.08 " < 1 " )
Utilizando tubera de 1 "
Hf = ( 184.87 * 239.20 * 0.76 1.85
) /1000
Hf = 26.62 mt.
Piezometrica de salida = 949.30 mt
Piezometrica de llegada = 949.30 26.62 = 922.68 mt.
-
26
Presin Dinmica = 922.68 918.25 = 4.43 m.c.a.
De la estacin E = 43 a estacin E = 48 utilizar tubera de 1 "
pvc.
Calculo de la velocidad en este tramo:
V = 4 * Q / D2
V = 4 * ( 0.76) / ( 1 )2
V = 1.50 mt/seg.
De la estacin E = 48 a la estacin E = 89
Cota inicial de terreno en E 48 = 918.25 Cota final de terreno
en E 89 = 899.72
Diferencia de niveles :
H = 918.25 899.72 H = 18.53 mt.
Distancia (L) = 2,016.49 * 1.03 = 2076.98 mt.
Caudal = 0.76 lt/seg.
Despejando el dimetro de la formula de Hazen Williams:
( 1 / 4.87)
D = 1743.811 * 2076.98 * 0.76 1.85
18.53 * 140 1.852
D = 1.68 " El intervalo de dimetros comerciales donde se
encuentra este dimetro terico es:
( 1 1/2 " < 1.68 " < 2 " )
Utilizando tubera de 2 "
Hf = ( 6.32 * 2076.98 * 0.76 1.85
) /1000
Hf = 7.90 mt.
Piezometrica de salida = 918.25 1 mt
-
27
= 917.25 mt.
Piezometrica de llegada = 917.25 7.90 = 909.35 mt.
Presin Dinmica = 909.35 899.72 = 9.63 m.c.a.
De la estacin E = 48 a estacin E = 89 utilizar tubera de 2 "
pvc.
Calculo de la velocidad en este tramo:
V = 4 * Q / D2
V = 4 * ( 0.76) / ( 2 )2
V = 0.37 mt/seg.
De la estacin E = 89 a la estacin E = R50
Cota inicial de terreno en E 89 = 899.72 Cota final de terreno
en E R50 = 887.70
Diferencia de niveles :
H = 899.72 887.70 H = 12.02 mt.
Distancia (L) = 199.76 * 1.03 = 205.75 mt.
Caudal = 0.76 lt/seg.
Despejando el dimetro de la formula de Hazen Williams:
( 1 / 4.87)
D = 1743.811 * 205.75 * 0.76 1.85
12.02 * 140 1.852
D = 1.14 " El intervalo de dimetros comerciales donde se
encuentra este dimetro terico es:
( 1 " < 1.14 " < 1 " )
-
28
Utilizando tubera de 1 "
Hf = ( 62.36 * 205.75 * 0.76 1.85
) /1000
Hf = 7.72 mt.
Piezometrica de salida = 909.35
Piezometrica de llegada = 909.35 7.72 = 901.63 mt.
Presin Dinmica = 901.63 887.70 = 13.93 m.c.a.
Si se utilizara tubera de 1 " la piezometrica se enterrara. Por
lo tanto de la estacin E = 89
a estacin E = R50 utilizar tubera de 1 " pvc.
Calculo de la velocidad en este tramo:
V = 4 * Q / D2
V = 4 * ( 0.76) / ( 1.25 )2
V = 0.96 mt/seg.
De la estacin E = R50 a la estacin E = 97
Cota inicial de terreno en E R50 = 887.70 Cota final de terreno
en E 97 = 869.56
Diferencia de niveles :
H = 887.70 869.56 H = 18.14 mt.
Distancia (L) = 201.44 * 1.03 = 207.48 mt.
Caudal = 0.76 lt/seg.
Despejando el dimetro de la formula de Hazen Williams:
( 1 / 4.87)
D = 1743.811 * 207.48 * 0.76 1.85
18.14 * 140 1.852
-
29
D = 1.05 " El intervalo de dimetros comerciales donde se
encuentra este dimetro terico es:
( 1 " < 1.05 " < 1 " )
Utilizando tubera de 1 "
Hf = ( 62.36 * 207.48 * 0.76 1.85
) /1000
Hf = 7.79 mt.
Piezometrica de salida = 901.63
Piezometrica de llegada = 901.63 7.79 = 893.84 mt.
Presin Dinmica = 893.84 869.56 = 24.28 m.c.a.
De la estacin E = R50 a estacin E = 97 utilizar tubera de 1 "
pvc.
Calculo de la velocidad en este tramo:
V = 4 * Q / D2
V = 4 * ( 0.76) / ( 1.25 )2
V = 0.96 mt/seg.
De la estacin E = 97 a la estacin E = 101
En estacin E = 101 construir Tanque de Distribucin
Cota inicial de terreno en E 97 = 869.56 Cota final de terreno
en E 101 = 840.97
Diferencia de niveles :
H = 869.56 840.97 H = 28.59 mt.
Distancia (L) = 370.50 * 1.03 = 381.62 mt.
Caudal = 0.76 lt/seg.
Despejando el dimetro de la formula de Hazen Williams:
-
30
( 1 / 4.87)
D = 1743.811 * 381.62 * 0.76 1.85
28.59 * 140 1.852
D = 1.08 " El intervalo de dimetros comerciales donde se
encuentra este dimetro terico es:
( 1 " < 1.08 " < 1 " )
Utilizando tubera de 1 "
Hf = ( 184.87 * 381.62 * 0.76 1.85
) /1000
Hf = 42.46 mt.
Piezometrica de salida = 893.84
Piezometrica de llegada = 893.84 42.46 = 851.38 mt.
Presin Dinmica = 851.38 840.97 = 10.41 m.c.a.
De la estacin E = 97 a estacin E = 101 utilizar tubera de 1 "
pvc.
Calculo de la velocidad en este tramo:
V = 4 * Q / D2
V = 4 * ( 0.76) / ( 1 )2
V = 1.5 mt/seg.
-
31
3.9 TANQUE DE DISTRIBUCION
El tanque de distribucin se encuentra en un lugar ms alto que el
de las viviendas esto con
el objetivo de mantener las presiones en la lnea de distribucin,
dentro de los limites de
servicio y por la topografa del terreno.
El volumen del tanque de distribucin se calcula de acuerdo a la
demanda real de las
comunidades, en este caso como no se tienen estos estudios se
calculara por el procedimiento
que utiliza el departamento de Medio Ambiente y Salud cuyo
volumen se calcula del 25 al 50
% del caudal medio diario.
Para el proyecto del Casero Agua Tibia, Aldea San Vicente
Buenabaj se utilizo el 50 % del
caudal medio diario.
Volumen del tanque = Caudal Medio Diario * 50 % (18)
= 50.43 m3
* 50 %
= 25.21 m3. Se utilizara un volumen de 25 m
3
Dimensionamiento del tanque de distribucin
Volumen del tanque = 25,000 lt = 25 m3
Asumiendo una altura efectiva del agua = 1.60 mt.
25 m3
/ 1.60 mt = 15.62 mt2
15.62 mt2 = 3.95 mt.
Las dimensiones del tanque sern = 3.95 X 3.95 X 1.60 = 25
mt3.
3.10 DISEO DEL TANQUE DE DISTRIBUCION
Se diseara un tanque de concreto armado
Datos:
suelo = 1600 kg/ m3 = tg ( 2 / 3 ) = 30 concreto = 2400 kg/m3
Altura del agua = 1.60 mt. agua = 1000 kg/m3 Cmara de aire = 0.25
mt. = 30 ( ngulo de friccin interna) Espesor de piso = 0.15 cm.
V.S. = 12 Tn / m
2
-
32
Diseo de losa:
Espesor de losa t = 2A + 2B / 180
Espesor t = A + B / 90
Espesor t = ( 3.95 + 3.95 ) / 90
Espesor t = 0.09 cms.
Utilizamos un espesor de losa = 10 cms.
Integracin de cargas:
Carga muerta = 2400 kg/m3
* 0.10 mt = 240 kg/mt2
Peso de acabados = 60 kg/mt2
Total de carga muerta = 300 kg/mt2
C.M.U. = 1.4 ( 300 kg/mt2 ) .
C.M.U. = 420 kg/mt2
Carga viva = 100 kg/mt2
C.V.U. = 1.7 ( 100 kg/mt2 )
C.V.U. = 170 kg/mt2.
C.T.U. = C.M.U. + C.V.U.
C.T.U. = 420 kg/mt2 + 170 kg/mt
2 .
C.T.U. = 590 kg/mt2.
Distribucin de cargas:
Como las dimensiones del tanque son iguales, solo calculamos un
rea tributaria.
A1 = 2 * ( b * h )
A1 = 2 * ( (1.975) (1.975) ) )
A1 = 3.90 mt2
.
Los cuatro muros tendrn las mismas cargas.
Muro A B Carga total (Wt) = ( 3.90 mt
2 * 590 kg/mt
2 ) + (0.30 mt * 0.20 mt ) * (2400 kg/mt
3 )
3.95 mt
Wt = 726 kg/mt * 1 ton/1000 kg
Wt = 7.30 Ton/mt.
-
33
3.11 PREDIMENSIONAMIENTO DEL MURO
Espesor de cortina promedio (t):
Base del muro:
t = H/12 t =2.15/12 = 0.18
t = El espesor promedio es de 0.19 se aproxima a 0.20 mt.
Base del muro:
La base esta entre 0.40H < B < 0.65H se utilizara por
criterio 0.50H
Base = 05H = 0.50 (2.15 m ) = 1.075 m se utilizara 1.10 mt.
Pie:
P = Base/3
El pie debe estar entre 0.08H < P < 0.40H P = 1.10/3 =
0.37 mt. Se aproxima 0.40 mt.
Espesor de zapata :
El espesor de zapata debe estar entre 0.25mt < Tz < 1.25
mt. Se tomara un espesor de zapata Tz = 0.30 mt
COEFICIENTES DE EMPUJE ACTIVO Y PASIVO:
Coeficiente de empuje Activo:
Ka = (1-sen)/(1+sen) = 1
-
34
Coeficiente de empuje Pasivo:
Kp = (1+sen)/(1-sen) = 3
DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE DE PRESIONES ACTIVAS Y PASIVAS
3.12 CALCULO DE PRESIONES HORIZONTALES A UNA PROFUNDIDAD
" H " DEL MURO
Presin de terreno = Kp x s x h Presin de terreno = 3 x 1.6 T/mt
x 1.00 mt = 4.8 T/mt
Presin del Agua = Ka x agua x hagua Presin del Agua = 1 x 1 T/mt
x 1.60 mt = 1.60 T/mt
3.13 CALCULO DE CARGAS TOTALES DE LOS DIAGRAMAS DE PRESION
Estas cargas se calculan como el rea del diagrama de presiones
actuantes en su centroide.
Presin total de terreno = 0.5 x 4.8 T/m x 1.00 m = 2.40 T/mt
Presin total del agua = 0.5 x 1.60 T/mt x 1.60 m = 1.28 T/mt
3.14 CALCULO DE MOMENTOS AL PIE DEL MURO
Mterreno = Ptotal terreno x h/3
Mterreno = 2.40 T/ mt x 1.00 mt/3 = 0.80 Ton-m/m
Magua = Ptotal agua x Hagua /3
Magua = 1.28 T/mt x 1.60 mt/3 = 0.68 Ton-m/m
-
35
Seguidamente se calculara el peso total del sistema y el momento
que ejerce en el punto cero.
PESO TOTAL DEL SISTEMA Y MOMENTOS RESPECTO A "O"
No. rea (m ) (T/m) W (T/m) Brazo (m) M (T-m/m)
1 0.40 * 0.70 1.6 0.45 0.40 / 2 = 0.20 0.09
2 0.20 * 1.85 2.4 0.88 0.40 + 0.20/2 = 0.50 0.44
3 0.55 * 1.60 1.0 0.88 0.4 + 0.20 + 0.55/2 = 0.88 0.77
4 0.30 * 1.15 2.4 0.83 1.15/2 = 0.58 0.48
5 0.73 0.40 + 0.20/2 = 0.50 0.37
W = 3.77 M = 2.15
Chequeo de estabilidad contra volteo:
FSV = Mresistente / Mactuante = (Mterreno + Momentos ) / Magua
El factor de seguridad de volteo debe ser > 1.50 FSV = ( 0.80 T-
m/m + 2.15 T- m /m ) / 0.68 T-m/m = 4.33
FSV = 4.33 > 1.5 el factor de seguridad contra volteo si
chequea.
Chequeo de estabilidad contra deslizamiento:
Deslizamiento en este caso no existe por lo que es un tanque
semienterrado
-
36
Chequeo de presin mxima bajo la base del muro:
La distancia "a" a partir del punto "o" donde actan las cargas
verticales.
donde la excentricidad e = L/2 - a
Presiones en el terreno:
q = ( W/(L * b) ) (( W x e ) / S ) Donde S = Modulo de seccin =
1/6 * L
q = (3.77 T/m /1.15 m) (( 3.77 T/m x -0.025 m ) / ( 1/6*(
1.15m)))
q max = 3.71 T/m
q min = 2.85 T/m
q max < que el valor soporte del suelo V.S. = 12 T/m. q min
> 0 para que no existan presiones negativas.
3.15 DISEO ESTRUCTURAL DE LOS ELEMENTOS
Diseo del pie
Chequeo por corte
Wsuelo + cimiento = Ws + c Ws + c = suelo x desp x Lpie +
concreto x tzapata x Lpie Ws + c = ( 1.6 T/m x 0.70 m x 0.40 m ) +
( 2.4 T/m x 0.30 m x 0.4 m )
Ws + c = 0.74 T/m
La presin a rostro del muro externo es:
-
37
qd / 1.40 = q max / 1.80
qd / 1.40 = 3.71 / 1.80 qd = 2.89 T /m
W'ss = 2.89 T/m x 0.40 m = 1.16 T/m
W''ss = (3.71 - 2.89) T/m x 0.40m/2 = 0.16 T/m
El corte actuante es vertical y hacia arriba por lo que la
tensin se producir en la parte inferior
del pie, donde se deber colocar el refuerzo.
Calculo del peralte efectivo:
d = t - rec - /2 ; asumiendo un No. 4
d = [30 - 7.5 - 1.27/2] cm = 21.87 cm.
Por lo que el corte resistente ser :
Vresist = 0.85 x 0.53 x f'c x b x d Vresist = 0.85 x 0.53 x 210
kg/cm x 100 cm x 21.87 cm/ 1000 Vresist = 14.28 T/m
El corte en el rostro del muro ser:
Vrostro = 1.7 ( W'ss + W'' - Ws+c ) = 1.7 ( 1.16 + 0.16 - 0.74 )
T/m
Vrostro = 1.00 T/m < Vresitente si chequea por corte.
Chequeo por flexion:
Murostro = 1.7 [ W'ss * ( Lpie/2) + W''ss * 2/3 * Lpie - Ws+c *
(Lpie/2) ]
Murostro = 1.7 [ 1.16 * ( 0.40/2) + 0.16 * 2/3 * 0.40 - 0.74 *
(0.40/2) ] T-m/m
Murostro = 0.22 T-m/m = 22000 kg - cm
Calculo de rea de acero:
Asreq = 0.85 * f'c/Fy * b * d [ 1 - 1 - (Mu / 0.0038.25 * f'c *
b * d) ]
con los siguientes datos Se obtiene:
Mu = 22000 kg cm Asreq = 0.40 cm d = 21.87 cm Asmin = 14.1/Fy *
b * d
b = 100 cm Asmin = 14.1/2810 * 100 * 21.87
fc = 210 kg/cm Asmin = 10.97 cm Fy = 2810 kg/cm Se utiliza el
Asmin con varilla No. 4 @ 0.12 mt.
Se utiliza Astemp en el sentido logitudinal
Astemp = 0.002 x b x t
Astemp = 0.002 x 40 cm x 30 cm = 2.40 cm
Colocar No. 4 @ 0.20 mt
Diseo del taln
Chequeo por corte
La presin al rostro interno del muro es:
-
38
Wa+c = Wagua + cimiento
Wa+c = a x H x Ltalon + c x tzapata x Ltalon Wa+c = ( 1 T/m x
1.60 m x 0.55m) + 2.4 T/m x 0.30m x 0.55m) = 1.28 T/m.
Calculo del peralte efectivo:
d = t - rec - /2 ; asumiendo un No. 4
d = ( 30 - 7.5 - 1.27/2 )cm = 21.87 cm
Por lo que el corte resistente ser :
Vresit = 0.85 x 0.53 x fc x b x d Vresist = 0.85 x 0.53 x 210
kg/cm x 100 cm x 21.87 cm/ 1000 Vresist = 14.28 T/m
El corte en el rostro del muro ser:
Vrostro = 1.7 ( W'ss + W'' - Ws+c ) = 1.7 ( 1.34 + 0.07 - 1.28 )
T/m
Vrostro = 0.22 T/m < Vresitente si chequea por corte.
Chequeo por flexion:
Murostro = 1.7 [ Ws+c * (Ltalon/2) - W'ss x (Ltalon/2) - W''ss (
Ltalon/3) ]
Murostro = 1.7 [ 1.28 x (0.55/2) - 1.34 x (0.55/2) - 0.07
(0.55)(1/3) ] T- m/m
Murostro = 0.07 T-m/m = 7000 kg - cm
Calculo de rea de acero:
Asreq = 0.85 * f'c/Fy * b * d [ 1 - 1 - (Mu / 0.0038.25 * f'c *
b * d) ]
con los siguientes datos Se obtiene:
Mu = 7000 kg cm Asreq = 0.14 cm d = 21.87 cm Asmin = 14.1/Fy * b
* d
b = 100 cm Asmin = 14.1/2810 * 100 * 21.87
fc = 210 kg/cm Asmin = 10.97 cm Fy = 2810 kg/cm Se utiliza el
Asmin con varilla No. 4 @ 0.12 mt.
Se utiliza Astemp en el sentido logitudinal
-
39
Astemp = 0.002 x b x t
Astemp = 0.002 x 40 cm x 30 cm = 2.40 cm
Colocar No. 4 @ 0.20 mt.
Diseo de pantalla
Se tiene que:
P'agua = Kactivo x agua x h P'agua = 1 x 1 T/m x 1.60 m/2 = 1.60
T/m
Pagua = P'agua x hagua/2
Pagua = 1.60 T/m x 1.60m/2 = 1.28 T/m
Chequeo por corte:
Vurostro = 1.7 x Pagua
Vurostro = 1.7 ( 1.28 T/m ) = 2.18 T/m
Calculo del peralte:
d = t - rec - /2; asumiendo un No. 4
d = ( 20 - 2.5 - 1.27/2 )cm = 16.87cm
Por lo que el corte resistente sera :
Vresist = 0.85 x 0.53 x fc x b x d Vresist = 0.85 x 0.53 x 210
kg/cm x 100 x 16.87/1000 Vresist = 11.01 T/m.
Vresist > Vrostro; si resiste el corte actuante.
Chequeo por flexion:
Murostro = 1.7 ( Pagua x H x 1/3 )
Murostro = 1.7 ( 1.28 T/m x 1.85 x 1/3 ) T- m/m
Murostro = 1.34 T - m/m
Calculo de rea de acero:
Asreq = 0.85 * f'c/Fy * b * d [ 1 - 1 - (Mu / 0.0038.25 * f'c *
b * d) ]
-
40
con los siguientes datos Se obtiene:
Mu = 7000 kg cm Asreq = 0.14 cm d = 21.87 cm Asmin = 14.1/Fy * b
* d
b = 100 cm Asmin = 14.1/2810 * 100 * 21.87
fc = 210 kg/cm Asmin = 10.97 cm Fy = 2810 kg/cm Se utiliza el
Asmin con varilla No. 4 @ 0.12 mt.
Se utiliza Astemp en el sentido logitudinal
Astemp = 0.002 x b x t
Astemp = 0.002 x 185 cm x 20 cm = 7.40 cm
Colocar No. 4 @ 0.30 mt.
Utilizar dos camas de acero tanto para el muro como para la
zapata, ya que el anlisis estructu-
ral cuando el tanque esta vaci es el mismo que se realizo.
3.16 LINEA DE DISTRIBUCIN
De la estacin E = 101 a la Estacin E = 107
En la estacin E = 107 construir una caja rompe presin
Cota inicial de terreno en E -101 = 840.97
Cota inicial de terreno en E -107 = 794.88
Diferencia de niveles :
H = Cota inicial Cota Final H = 840.97 794.88 = 46.09 mt.
Distancia (L) = 648.26 * 1.03 = 667.71 mt.
Caudal = 2.14 lt/seg.
Despejando el dimetro de la formula de Hazen Williams:
( 1 / 4.87)
D = 1743.811 * 667.71 * 2.14 1.85
41.89 * 140 1.852
D = 1.63 " El intervalo de dimetros comerciales donde se
encuentra este dimetro terico es :
( 1 1/2 " < 1.63 " < 2" )
Utilizando dimetro de 1 1/2 "
Hf = ( P' * L * Q 1.85
) / 1000
-
41
Hf = (25.66 * 667.71 * 2.14 1.85
) / 1000
Hf = 70 mt.
Piezometrica de salida = 840.97 1 mt. Piezometrica de salida =
839.97 mt.
Piezometrica de llegada = 839.97 70 = 769.97 mt.
Presin dinmica = 769.97 794.88 = - 25.78 m.c.a.
Se puede notar que si se utiliza tubera de 1 la piezometrica se
entierra.
Utilizando tubera de 2 "
Hf = ( 6.32 * 667.71 * 2.14 1.85
) /1000
Hf = 17.24 mt.
Piezometrica de salida = 840.97 1 = 839.97 mt.
Piezometrica de llegada = 839.97 17.24 = 822.73 mt.
Presin Dinmica = 822.73 794.88 = 27.84 m.c.a.
De la estacin E = 101 a estacin E = 107 utilizar tubera de 2 "
pvc.
Calculo de la velocidad en este tramo:
V = 4 * Q / D2
V = 4 * ( 2.14) / ( 2 )2
V = 1.06 mt/seg.
De la estacin E = 107 a la estacin E = 108
Cota inicial de terreno en E 107 = 794.88 Cota final de terreno
en E 108 = 774.10
Diferencia de niveles :
H = 794.88 774.10 H = 20.78 mt.
Distancia (L) = 194.04 * 1.03 = 199.86 mt.
-
42
Caudal = 2.14 lt/seg.
Despejando el dimetro de la formula de Hazen Williams:
( 1 / 4.87)
D = 1743.811 * 199.86 * 2.14 1.85
20.78 * 140 1.852
D = 1.51 " El intervalo de dimetros comerciales donde se
encuentra este dimetro terico es:
( 1 " < 1.51 " < 2 " )
Utilizando tubera de 1 "
Hf = ( 25.66 * 199.86 * 2.14 1.85
) /1000
Hf = 20.95 mt.
Piezometrica de salida = 794.88 1 = 793.88 mt.
Piezometrica de llegada = 793.88 20.95 = 772.93 mt.
Presin Dinmica = 772.93 774.10 = - 1.17 m.c.a.
Si se utiliza tubera de 1 se puede notar que la piezometrica se
entierra.
Utilizando tubera de 2 "
Hf = ( 6.32 * 199.86 * 2.14 1.85
) /1000
Hf = 5.16 mt.
Piezometrica de salida = 794.88 1 = 793.88 mt.
Piezometrica de llegada = 793.88 5.16 = 788.72 mt.
Presin Dinmica = 788.72 774.10 = 14.62 m.c.a.
-
43
De la estacin E = 107 a estacin E = 108 utilizar tubera de 2 "
pvc.
Calculo de la velocidad en este tramo:
V = 4 * Q / D2
V = 4 * ( 2.14) / ( 2 )2
V = 1.06 mt/seg.
De la estacin E = 108 a la estacin E = 109
En estacin E = 109 construir una caja rompe presin
Cota inicial de terreno en E 108 = 774.10 Cota final de terreno
en E 109 = 770.35
Diferencia de niveles :
H = 774.10 770.35 H = 3.75 mt.
Distancia (L) = 54 * 1.03 = 55.62 mt.
Caudal = 1.90 lt/seg.
Despejando el dimetro de la formula de Hazen Williams:
( 1 / 4.87)
D = 1743.811 * 55.62 * 1.90 1.85
3.75 * 140 1.852
D = 1.60 " El intervalo de dimetros comerciales donde se
encuentra este dimetro terico es:
( 1 " < 1.60 " < 2 " )
Utilizando tubera de 1 "
Hf = ( 25.66 * 55.62 * 1.90 1.85
) /1000
Hf = 4.68 mt.
-
44
Piezometrica de salida = 788.72 mt.
Piezometrica de llegada = 788.72 4.68 = 784.04 mt.
Presin Dinmica = 784.04 770.35 = 13.69 m.c.a.
De la estacin E = 108 a estacin E = 109 utilizar tubera de 1 "
pvc.
Calculo de la velocidad en este tramo:
V = 4 * Q / D2
V = 4 * ( 1.90 ) / ( 1.5 )2
V = 1.67 mt/seg.
De la estacin E = 109 a la estacin E = R62
En estacin E = R62 construir una caja rompe presin
Cota inicial de terreno en E 109 = 770.35 Cota final de terreno
en E R62 = 743.57
Diferencia de niveles :
H = 770.35 743.57 H = 26.78 mt.
Distancia (L) = 130 * 1.03 = 133.90 mt.
Caudal = 1.19 lt/seg.
Despejando el dimetro de la formula de Hazen Williams:
( 1 / 4.87)
D = 1743.811 * 133.90 * 1.19 1.85
26.78 * 140 1.852
D = 1.26 " El intervalo de dimetros comerciales donde se
encuentra este dimetro terico es:
( 1 " < 1.26 " < 1 " )
Utilizando tubera de 1 "
-
45
Hf = ( 62.36 * 133.90 * 1.19 1.85
) /1000
Hf = 11.52 mt.
Piezometrica de salida = 770.35 1 = 769.35 mt.
Piezometrica de llegada = 769.35 11.52 = 757.83 mt.
Presin Dinmica = 757.83 743.57 = 14.26 m.c.a.
Si se utiliza tubera de 1 " la presin dinmica esta muy baja con
respecto al perfil del
terreno. Por lo tanto se utilizara un dimetro mayor.
Utilizando tubera de 1 "
Hf = ( 25.66 * 133.90 * 1.19 1.85
) /1000
Hf = 4.74 mt.
Piezometrica de salida = 770.35 1 = 769.35 mt.
Piezometrica de llegada = 769.35 4.74 = 764.61 mt.
Presin Dinmica = 764.61 743.57 = 21.04 m.c.a.
De la estacin E = 109 a estacin E = R62 utilizar tubera de 1 "
pvc.
Calculo de la velocidad en este tramo:
V = 4 * Q / D2
V = 4 * ( 1.19 ) / ( 1.5 )2
V = 1.04 mt/seg.
De la estacin E = R62 a la estacin E = 112
Cota inicial de terreno en E R62 = 743.57 Cota final de terreno
en E 112 = 723.39
Diferencia de niveles :
H = 743.57 723.39
-
46
H = 20.18 mt.
Distancia (L) = 142.08 * 1.03 = 146.34 mt.
Caudal = 1.19 lt/seg.
Despejando el dimetro de la formula de Hazen Williams:
( 1 / 4.87)
D = 1743.811 * 146.34 * 1.19 1.85
20.18 * 140 1.852
D = 1.13 " El intervalo de dimetros comerciales donde se
encuentra este dimetro terico es:
( 1 " < 1.13 " < 1 " )
Utilizando tubera de 1 "
Hf = ( 62.36 * 146.34 * 1.19 1.85
) /1000
Hf = 12.59 mt.
Piezometrica de salida = 743.57 1 = 742.57 mt.
Piezometrica de llegada = 742.57 12.59 = 729.98 mt.
Presin Dinmica = 729.98 723.39 = 6.59 m.c.a.
Si se utilizara tubera de 1 " la presin dinmica es muy pequea.
Si se utilizara tubera de
1 " la piezometrica se enterrara. Por lo tanto se utilizara un
dimetro mayor, la tubera que
mejor se adapta al perfil del terreno es 2 " .
Utilizando tubera de 2 "
Hf = ( 2.13 * 146.34 * 1.19 1.85
) /1000
Hf = 0.43 mt.
Piezometrica de salida = 742.57
Piezometrica de llegada = 742.57 0.43 = 742.14 mt.
-
47
Presin Dinmica = 742.14 723.39 = 18.75 m.c.a.
De la estacin E = R62 a estacin E = 112 utilizar tubera de 2 "
pvc.
Calculo de la velocidad en este tramo:
V = 4 * Q / D2
V = 4 * ( 1.19 ) / ( 2.5 )2
V = 0.38 mt/seg.
De la estacin E = 112 a la estacin E = 116
Cota inicial de terreno en E 112 = 723.39 Cota final de terreno
en E 116 = 701.75
Diferencia de niveles :
H = 723.39 701.75 H = 21.64 mt.
Distancia (L) = 460.04 * 1.03 = 473.84 mt.
Caudal = 0.71 lt/seg.
Despejando el dimetro de la formula de Hazen Williams:
( 1 / 4.87)
D = 1743.811 * 473.84 * 0.71 1.85
21.64 * 140 1.852
D = 1.17 " El intervalo de dimetros comerciales donde se
encuentra este dimetro terico es:
( 1 " < 1.17 " < 1 " )
Utilizando tubera de 1 "
Hf = ( 184.87 * 473.84 * 0.71 1.85
) /1000
Hf = 46.49 mt.
-
48
Piezometrica de salida = 742.14
Piezometrica de llegada = 742.14 46.49 = 695.65 mt.
Presin Dinmica = 695.65 701.75 = - 61 m.c.a.
Si se utiliza tubera de 1" la piezometrica se enterrara.
Utilizando tubera de 1 "
Hf = ( 62.36 * 473.84 * 0.71 1.85
) /1000
Hf = 15.68 mt.
Piezometrica de salida = 742.14
Piezometrica de llegada = 742.14 15.68 = 726.46 mt.
Presin Dinmica = 726.46 701.75 = 24.71 m.c.a.
De la estacin E = 112 a estacin E = 116 utilizar tubera de 1 "
pvc.
Calculo de la velocidad en este tramo:
V = 4 * Q / D2
V = 4 * ( 0.71 ) / ( 1.25 )2
V = 0.90 mt/seg.
De la estacin E = 116 a la estacin E = 118
Cota inicial de terreno en E 116 = 701.75 Cota final de terreno
en E 118 = 662.01
Diferencia de niveles :
H = 701.25 662.01 H = 39.24 mt.
Distancia (L) = 328 * 1.03 = 337.84 mt.
Caudal = 0.71 lt/seg.
-
49
Despejando el dimetro de la formula de Hazen Williams:
( 1 / 4.87)
D = 1743.811 * 337.84 * 0.71 1.85
39.24 * 140 1.852
D = 0.97 " El intervalo de dimetros comerciales donde se
encuentra este dimetro terico es:
( 3/4 " < 0.97 " < 1 " )
Utilizando tubera de 3/4 "
Hf = ( 750.45 * 337.84 * 0.71 1.85
) /1000
Hf = 134.54 mt.
Piezometrica de salida = 701.75 1 = 700.75
Piezometrica de llegada = 700.75 134.54 = 566.21 mt.
Presin Dinmica = 566.21 662.01 = - 95.80 m.c.a.
Si se utiliza tubera de 3/4 " la piezometrica se enterrara.
Utilizando tubera de 1 "
Hf = ( 184.87 * 337.84 * 0.71 1.85 ) /1000
Hf = 33.14 mt.
Piezometrica de salida = 701.75 1 = 700.75
Piezometrica de llegada = 700.75 33.14 = 667.61 mt.
Presin Dinmica = 667.61 662.01 = 5.60 m.c.a.
-
50
Como se puede observar la presin dinmica utilizando tubera de 1
" es muy baja. Por lo
tanto se utilizara una tubera de mayor dimetro.
Utilizando tubera de 1 "
Hf = ( 62.36 * 337. * 0.71 1.85
) /1000
Hf = 11.18 mt.
Piezometrica de salida = 701.75 1 = 700.75
Piezometrica de llegada = 700.75 11.18 = 689.57 mt.
Presin Dinmica = 689.57 662.01 = 27.56 m.c.a.
De la estacin E = 116 a estacin E = 118 utilizar tubera de 1 "
pvc.
Calculo de la velocidad en este tramo:
V = 4 * Q / D2
V = 4 * ( 0.71 ) / ( 1.25 )2
V = 0.90 mt/seg.
RAMAL No. 1
De la estacin E = 108 a la estacin E = A1
En estacin E = A1 construir una caja rompe presin
Cota inicial de terreno en E 108 = 774.10 Cota final de terreno
en E A1 = 741.64
Diferencia de niveles :
H = 774.10 741.64 H = 32.46 mt.
Distancia (L) = 129.01 * 1.03 = 132.88 mt.
Caudal = 0.20 lt/seg.
Despejando el dimetro de la formula de Hazen Williams:
( 1 / 4.87)
D = 1743.811 * 132.88 * 0.20 1.85
-
51
32.46 * 140 1.852
D = 0.51 " El intervalo de dimetros comerciales donde se
encuentra este dimetro terico es:
( 1/2 " < 0.51 " < 3/4 " )
Utilizando tubera de 1/2 "
Hf = ( 5406.129 * 132.88 * 0.20 1.85
) /1000
Hf = 36.58 mt.
Piezometrica de salida = 788.72
Piezometrica de llegada = 788.72 36.58 = 752.14 mt.
Presin Dinmica = 752.14 741.64 = 10.50 m.c.a.
Si se utiliza tubera de 1/2 " la piezometrica es muy baja. Por
lo tanto se utilizara tubera de
3/4 "
Utilizando tubera de 3/4 "
Hf = ( 750.45 * 132.88 * 0.20 1.85
) /1000
Hf = 5.08 mt.
Piezometrica de salida = 788.72
Piezometrica de llegada = 788.72 5.08 = 783.64 mt.
Presin Dinmica = 783.64 741.64 = 42 m.c.a.
De la estacin E = 108 a la estacin E = A1 utilizar tubera de 3/4
" pvc 250 PSI.
Calculo de la velocidad en este tramo:
V = 4 * Q / D2
V = 4 * ( 0.20 ) / ( 0.75 )2
-
52
V = 0.70 mt/seg.
De la estacin E = A1 a la estacin E = 1.2
En estacin E = A1 construir una caja rompe presin
Cota inicial de terreno en E A1 = 741.64 Cota final de terreno
en E 1.2 = 709.18
Diferencia de niveles :
H = 741.64 709.18 H = 32.46 mt.
Distancia (L) = 129.01 * 1.03 = 132.88 mt.
Caudal = 0.20 lt/seg.
Despejando el dimetro de la formula de Hazen Williams:
( 1 / 4.87)
D = 1743.811 * 132.88 * 0.20 1.85
32.46 * 140 1.852
D = 0.51 " El intervalo de dimetros comerciales donde se
encuentra este dimetro terico es:
( 1/2 " < 0.51 " < 3/4 " )
Utilizando tubera de 3/4 "
Hf = ( 750.45 * 132.88 * 0.20 1.85
) /1000
Hf = 5.08 mt.
Piezometrica de salida = 741.64 1 = 740.64
Piezometrica de llegada = 740.64 5.08 = 735.56 mt.
Presin Dinmica = 735.56 709.18 = 26.38 m.c.a.
-
53
Se puede observar que si se utiliza una tubera de 3/4 "se tiene
una presin alta, pero
tomando en cuenta que el caudal es pequeo se puede aumentar la
presin dinmica.
Utilizando tubera de 1 "
Hf = ( 184.87 * 132.88 * 0.20 1.85
) /1000
Hf = 1.25 mt.
Piezometrica de salida = 741.64 1 = 740.64
Piezometrica de llegada = 740.64 1.25 = 739.39 mt.
Presin Dinmica = 739.39 709.18 = 30.21 m.c.a.
De la estacin E = A1 a la estacin E = 1.2 utilizar tubera de 1 "
pvc.
Calculo de la velocidad en este tramo:
V = 4 * Q / D2
V = 4 * ( 0.20 ) / ( 1 )2
V = 0.39 mt/seg.
RAMAL No. 2
De la estacin E = 109 a la estacin E = 2.1
Cota inicial de terreno en E 109 = 770.35 Cota final de terreno
en E 2.1 = 748.78
Diferencia de niveles :
H = 770.35 748.78 H = 21.57 mt.
Distancia (L) = 90 * 1.03 = 92.70 mt.
Caudal = 0.69 lt/seg.
-
54
Despejando el dimetro de la formula de Hazen Williams:
( 1 / 4.87)
D = 1743.811 * 92.70 * 0.69 1.85
21.57 * 140 1.852
D = 0.83 " El intervalo de dimetros comerciales donde se
encuentra este dimetro terico es:
( 3/4 " < 0.83 " < 1 " )
Utilizando tubera de 1 "
Hf = ( 184.87 * 92.70 * 0.69 1.85
) /1000
Hf = 8.63 mt.
Piezometrica de salida = 769.35
Piezometrica de llegada = 769.35 8.63 = 760.70 mt.
Piezometrica de llegada = 769.35 8.63 = 760.70 mt.
Presin Dinmica = 760.70 748.78 = 11.92 m.c.a.
Si se utilizara tubera de 3/4 " la piezometrica se enterrara Si
se utiliza tubera de 1 " la
presin dinmica es muy baja. Por lo tanto se utilizara un tubera
de mayor dimetro.
Utilizando tubera de 1 "
Hf = ( 62.36 * 92.70 * 0.69 1.85
) /1000
Hf = 2.91 mt.
Piezometrica de salida = 769.35
Piezometrica de llegada = 769.35 2.91 = 766.44 mt.
Presin Dinmica = 766.44 748.78 = 17.66 m.c.a.
De la estacin E = 109 a la estacin E = 2.1 utilizar tubera de 1
" pvc.
-
55
Calculo de la velocidad en este tramo:
V = 4 * Q / D2
V = 4 * ( 0.69 ) / ( 1.25 )2
V = 0.87 mt/seg.
De la estacin E = 2.1 a la estacin E = C2
Cota inicial de terreno en E 2.1 = 748.78 Cota final de terreno
en E C2 = 724.80
Diferencia de niveles :
H = 748.78 724.80 = 23.98 mt.
Distancia (L) = 82 * 1.03 = 84.46 mt.
Caudal = 0.20 lt/seg.
Despejando el dimetro de la formula de Hazen Williams:
( 1 / 4.87)
D = 1743.811 * 84.46 * 0.20 1.85
23.98 * 140 1.852
D = 0.50 " El intervalo de dimetros comerciales donde se
encuentra este dimetro terico es:
( 1/2 " < 0.50 " < 3/4 " )
Se tomara tubera de 3/4 " ya que el caudal es pequeo, esto
aumentara la presin dinmica.
Utilizando tubera de 3/4 "
Hf = ( 750.45 * 84.46 * 0.20 1.85
) /1000
Hf = 3.23 mt.
Piezometrica de salida = 766.44
Piezometrica de llegada = 766.44 3.23 = 763.21 mt.
-
56
Presin Dinmica = 763.21 724.80 = 38.41 m.c.a.
De la estacin E = 2.1 a la estacin E = C2 utilizar tubera de 3/4
" pvc 250 PSI.
Calculo de la velocidad en este tramo:
V = 4 * Q / D2
V = 4 * ( 0.20 ) / ( 0.75 )2
V = 0.70 mt/seg.
De la estacin E = 2.1 a la estacin E = 2.2
Cota inicial de terreno en E 2.1 = 748.78 Cota final de terreno
en E 2.2 = 725.64
Diferencia de niveles :
H = 748.78 725.64 H = 23.14 mt.
Distancia (L) = 124 * 1.03 = 127.72 mt.
Caudal = 0.20 lt/seg.
Despejando el dimetro de la formula de Hazen Williams:
( 1 / 4.87)
D = 1743.811 * 127.72 * 0.20 1.85
23.14 * 140 1.852
D = 0.54 " El intervalo de dimetros comerciales donde se
encuentra este dimetro terico es:
( 1/2 " < 0.54 " < 3/4 " )
Utilizando tubera de 3/4 "
-
57
Hf = ( 750.45 * 127.72 * 0.20 1.85
) /1000
Hf = 4.88 mt.
Piezometrica de salida = 766.44 mt.
Piezometrica de llegada = 766.44 4.88 = 761.56 mt.
Presin Dinmica = 761.56 725.64 = 35.92 m.c.a.
De la estacin E = 2.1 a la estacin E = 2.2 utilizar tubera de
3/4 " pvc 250 PSI.
Calculo de la velocidad en este tramo:
V = 4 * Q / D2
V = 4 * ( 0.20 ) / ( 0.75 )2
V = 0.70 mt/seg.
De la estacin E = 2.1a la estacin E = 4.2
Cota inicial de terreno en E 2.1 = 748.78 Cota final de terreno
en E C2 = 741.33
Diferencia de niveles :
H = 748.78 741.33 H = 7.45 mt.
Distancia (L) = 188.16 * 1.03 = 193.80 mt.
Caudal = 0.20 lt/seg.
Despejando el dimetro de la formula de Hazen Williams:
( 1 / 4.87)
D = 1743.811 * 193.80 * 0.20 1.85
7.45 * 140 1.852
D = 0.75 " El intervalo de dimetros comerciales donde se
encuentra este dimetro terico es:
( 3/4 " < 0.75 " < 1 " )
Utilizando tubera de 1 "
-
58
Hf = ( 184.87 * 193.80 * 0.20 1.85
) /1000
Hf = 1.82 mt.
Piezometrica de salida = 766.44
Piezometrica de llegada = 766.44 1.82 = 764.62 mt.
Presin Dinmica = 764.62 741.33 = 23.29 m.c.a.
De la estacin E = 2.1 a la estacin E = 4.2 utilizar tubera de 1
" pvc 160 PSI.
Calculo de la velocidad en este tramo:
V = 4 * Q / D2
V = 4 * ( 0.20 ) / ( 1 )2
V = 0.39 mt/seg.
RAMAL No. 3
De la estacin E = 112 a la estacin E = 3.3
Cota inicial de terreno en E 2.1 = 723.39 Cota final de terreno
en E = 705.49
Diferencia de niveles :
H = 723.39 705.49 H = 17.90 mt.
Distancia (L) = 290 * 1.03 = 298.70 mt.
Caudal = 0.24 lt/seg.
Despejando el dimetro de la formula de Hazen Williams:
( 1 / 4.87)
D = 1743.811 * 298.70 * 0.24 1.85
17.90 * 140 1.852
D = 0.73 " El intervalo de dimetros comerciales donde se
encuentra este dimetro terico es:
-
59
( 1/2 " < 0.73 " < 3/4 " )
Utilizando tubera de 3/4 "
Hf = ( 750.45 * 298.70 * 0.24 1.85
) /1000
Hf = 15.99 mt.
Piezometrica de salida = 742.14
Piezometrica de llegada = 742.14 15.99 = 726.15 mt.
Presin Dinmica = 726.15 705.49 = 20.66 m.c.a.
Si se utilizara tubera de 1/2 " la piezometrica se enterrara. Si
se utiliza tubera de 3/4 la
presin dinmica es alta, pero se puede incrementar un poco ms
utilizando una tubera de
mayor dimetro.
Utilizando tubera de 1 "
Hf = ( 184.87 * 298.70 * 0.24 1.85
) /1000
Hf = 3.94 mt.
Piezometrica de salida = 742.14
Piezometrica de llegada = 742.14 3.94 = 738.20 mt.
Presin Dinmica = 738.20 705.49 = 32.71 m.c.a.
De la estacin E = 112 a la estacin E = 3.3 utilizar tubera de 1
" pvc 160 PSI.
Calculo de la velocidad en este tramo:
V = 4 * Q / D2
V = 4 * ( 0.24 ) / ( 1 )2