JHONY-LINEA DE CONDUCCIONDISEO DEL SISTEMA DE CONDUCCIONClculo
de los diametros mximos y mnimos:Tenemos que para tubera
PVC.velocidad mnima:Vmn.=0.6m/segvelocidad mxima: Vmx
=5m/segTenemos : Q =0.01653m3/segDimetro mnimo: Dmn = (4Q / ( PI *
Vmx))1/2Dmn =0.06488m= 3"Dimetro mximo: Dmx = (4Q / ( PI *
Vmn))1/2Dmx =0.18729m= 6"Calculo de la prdida de Carga:Se ha
considera que las prdidas de cargas van a ser calculas por HAZEN Y
WILLIAMShf = 10,7*L*Q1,85 / (C1,85 * D4,87)Para PVC: Coeficiente de
Hazen y WillamsC =140(para tuberias nuevas)Dimensiones de la
Tuberia PVC FORDUIT (CLASE
5)DimetroDimetroEspesorDimetroDimetroLongitud tramo ms desf.
=688.50NominalExteriorEfectivoEfectivo(pulg)(mm)(mm)(mm)(m)hfSDimetro
mnimo3"88.502.2084.100.084168.719.98%Dimetro
ntermedio4"114.002.80108.400.108419.962.90%Dimetro
mximo6"168.004.10159.800.15983.020.44%Prdida de presin en el tramo
ABLongitud A-B =200m.Consideramos una tubera de dimetro:D
=0.1084m.hf =5.80mDimetro comercial de 4" (FORDUIT)Sf =2.90Prdida
de presin en el tramo B-CRP1Longitud A-CRP=198m.Consideramos una
tubera de dimetro:D =0.0841m.hf =19.76mDimetro comercial de 3"
(FORDUIT)Sf =9.98L / D =2354Tubera cortaPrdida por entrada: K
=0.50Prdida cambio de direccin: K =0.18Prdidas de cargas locales
:hL =1.49m.c.aPrdida de presin en el tramo CRP1 - CPlanteamos cmara
rompe presin debido a que la prdida por friccin es mayor de 50
m.c.a que se est restringiendo en el presente trabajo.Prdida de
presin en el tramo (Rompe presin-C)Longitud A-B =200m.Consideramos
una tubera de dimetro:D =0.1084m.hf =5.80mDimetro comercial de 4"
(FORDUIT)Sf =2.90Prdida de presin en el tramo C-DLongitud A-B
=271.1m.Consideramos una tubera de dimetro:D =0.1598m.hf
=1.19mDimetro comercial de 6" (FORDUIT)Sf =0.44Prdida de presin en
el tramo donde est ubicada la bombaLongitud A-B
=271.1m.Consideramos una tubera de dimetro:D =0.0000m.hf
=0.00mDimetro comercial de 8" (FORDUIT)Sf =0.00Diseo de la tubera a
partir del punto E hasta FLongitud A-B =23.1m.Consideramos una
tubera de dimetro:D =0.1084m.hf =0.67mDimetro comercial de 4"
(FORDUIT)Sf =2.90Diseo de la tubera a partir del punto F hasta
GLongitud A-B =146.9m.Consideramos una tubera de dimetro:D
=0.0841m.hf =14.66mDimetro comercial de 3" (FORDUIT)Sf =9.98Diseo
de la tubera a partir del punto G hasta HLongitud A-B
=262.7m.Consideramos una tubera de dimetro:D =0.0841m.hf
=26.22mDimetro comercial de 3" (FORDUIT)Sf =9.98Diseo de la tubera
a partir del punto H hasta ILongitud A-B =257.2m.Consideramos una
tubera de dimetro:D =0.0841m.hf =25.67mDimetro comercial de 3"
(FORDUIT)Sf =9.98Diseo de la tubera a partir del punto I hasta
J828.7Longitud A-B =178.6m.Consideramos una tubera de dimetro:D
=0.1084m.24.02hf =5.18mDimetro comercial de 4" (FORDUIT)Sf
=2.90Diseo de la tubera a partir del punto J hasta KLongitud A-B
=308.3m.Consideramos una tubera de dimetro:D =0.1084m.hf
=8.94mDimetro comercial de 4" (FORDUIT)Sf =2.90Diseo de la tubera a
partir del punto K al RESERVORIOLongitud A-B =341.8m.Consideramos
una tubera de dimetro:D =0.1084m.hf =9.91mDimetro comercial de 4"
(FORDUIT)Sf =2.90DISEO DE LA BOMBASe est diseando bomba para el
tramo (DE) el cual no se puede llegar con la lnea piezomtrica, ya
que la prdida de carga er mayor que la mx logaritmo.Caudal de
bombeoPara el presente proyecto se utilizar la frmula de MARQUAROT,
porque la operacin de bombeo que se ha planteado es intermitente.De
= K Qb X1/4X =N horas de trabajo de la bomba24X =16 =0.6724Qbombeo
=( Qmaxd * 24 ) / Nmero horas de trabajo de bombaQbombeo
=0.0304m3/segTabla de Valores de "K" (Frmula de
MARQUARAT)VK1.990.801.760.851.570.901.410.951.271.001.051.100.881.200.751.300.651.40Segn
la tabla para velocidad econmica de 0.88 m/seg, entonces K =1.20A
continuacin usando la frmula de MARQUAROT se calculael dimetro de
la tubera de impulsin:De =0.1894m.De =0.0000= 8"Dimensiones de la
Tuberia PVC
FORDUITDimetroDimetroEspesorDimetroDimetroNominalExteriorEfectivoEfectivo(pulg)(mm)(mm)(mm)(m)Clase
58"219.005.30208.400.2084Prdidas debidas a la friccinSe har uso de
la ecuacin de Hazen y Williams,Donde:L =64.24m.Q =0.0304m3/segC
=140D =0.2084m.hf =10,7 * Q1,85 * LC1,85 * D4,87hf
=0.24m.c.aPrdidas LocalesEsts prdidas pueden ser despereciadas en
tuberas, cuya extensin supere2000 veces el dimetro.En este caso:
L/D < 2000=>308.25< 2000Por lo tanto se trata de una
tuberia corta, por lo que las prdidas locales no sedesprecian.Se
usar la ecuacin:hL = K *V ............................
(a)2*gDonde:K: Coeficienteg: aceleracin de la gravedad 9,81 m/segV:
velocidad del agua en la tubera =0.89m/seg.VALORES DEL COEFICIENTE
KAccesoriosCantidadValor de KUnitarioTotalCodo de
9020.250.5Reduccin10.150.15excntricaKTOTAL =0.65hL
=0.03m.c.aLuego:hT =hf + hLhT =0.26Golpe de ariete para un sistema
de bombeoEn este caso se analizar el fenmeno de golpe de ariete en
un sistema de bombeo.Para ello se cuenta con los siguientes
datos:Altura geomtrica impulsin (Hg)=56.25m.Longitud=64.24m.Caudal
de bombeo=0.0304m3/seg.Dimetro de tubera de impulsin=0.2084m.Prdida
de carga ( Hf )=0.24m.c.a.Utilizando el procedimiento de E.
Mendiluce, se calcula en primer lugar eltiempo ( T ) de cese de la
circulacin del agua a partir de la parada de la bombaT =1 + K L Vg
HmDonde:L: longitud de la tubera de impulsin ( m)V : velocidad de
la circulacin permanente ( m/seg )g : aceleracin de la gravedad ( m
/ seg )Hm: Altura manomtricaK: Coeficiente , K =2para L < 500
m.Hm = Hg + HfHm =56.49V =0.89m/seg.L =64.24m.Luego reemplazando
:T=1.21seg.Si la longitud de la tubera: L < aT/2 se aplica
MICHAUD (impulsiones cortas)Se aplicar ALLIEVI si: L > aT/2 (
impulsiones largas )La celeridad ( a ) de la onda es:a =9900[ (
48.3 + K *(D/e)) ] 1/2K =10 6E; E = mdulo de elasticidadE =2,5x10 4
=2.50E+04K =40Kg/cme =P x D2 - PD= 2 - P= 2*100 - 1= 200 - 1ePPPDe
donde:a =9900[ ( 48,3 + K *(200/P-1)) ] 1/2La tubera que se est
utilizando es de PVC Clase 5 y su presin normalizada es de P = 7.5
kg/cma =246.86Luego reemplazando en:aT =148.952Como: L = 200 m.
148.95= aT ;2Se utilizar entonces ALLIEVI :Pg =a VgPg =22.44m.c.aEn
la parada de la bomba, el golpe de ariete es inicialmente negativo
y pasa a continuacin a positivo, repitindose reiteradamente los
ciclos que se amortiguan con el tiempo.L a presin mxima, originada
por el golpe de ariete positivo es de :Pmx =78.69m.c.aPmx
=7.87kg/cmPmn =33.81m.c.aPor lo tanto la tubera a instalarse ser
PVC f 8" clase 10 que soporta un presin aproximada de 10 kg/cm.NOTA
: Se justifica el uso de TUBERIA CLASE 10 PVC debido a que si se
utilizara CLASE 5 CLASE 7.5 se tendra que instalar dos bombas y eso
reperticura en la economa del proyecto.Tubera de succinSe
recomienda que el dimetro de la tubera de succin debe ser tal que
determine una velocidad menor a 5 m/seg. La altura de succin se
define como la distancia entre el eje de la bomba y la superficie
del lquido, ms la prdidas de carga en dicha tuberEst altura debe
ser la menor posible y deben satisfacer las especificaciones
establecidas por el fabricante.La tubera de succin tiene
generalmente un dimetro comercial inmediatmente superior al de la
tubera de conduccin o descarga.Dimetro de la tubera de succinDe
acuerdo al enunciado anteriemente el dimetro de la tubera de succin
ser de f 10" , ya que la tubera de impulsin tiene un f de 8".A
continuacin se chequear la velocidad, la cual no debe superar los 5
m/seg ni inferior a 0.3 m/seg.D = 10 " =0.2470m.Ecuacin de
continuidad:Q = A * V,V = Q/A =4*Q/(PI*D)V =0.63m/seg.Prdida de
Carga en la Tubera de succina) Prdidas por friccin.- Utilizando la
ecuacin de Hanzen y WilliamsPara:L
=3m.Q=0.01653m3/segC=140D=0.2470m.hf = 10,7*L*Q1,85 / (C1,85 *
D4,87)hf =0.002m.c.ab) Prdidas Locales.- Ests prdidas pueden ser
despreciadas en tuberaslargas cuya extensin supera 2000 veces el
dimetro.En este caso:L/D =12.15< 2000Por lo tanto se tratar de
una tubera corta, por lo que las prdidas locales nose desprecian.Se
usar la ecuacin:hL = K *V ............................
(a)2*gDonde:K: Coeficienteg: aceleracin de la gravedad 9,81 m/segV:
velocidad del agua en la tubera =0.34m/seg.VALORES DEL COEFICIENTE
KAccesoriosCantidadValor de KUnitarioTotalVlvula de pie177y
canastillaCodo de 9020.250.5Reduccin10.150.15excntricaCodo de
4510.150.15KTOTAL =7.80hL =0.05m.c.aLuego:hT =hf + hLhT =0.05Clculo
de la Potencia de la Motobomba:Ser dada por la siguiente frmula:P =
WQ * H t / 75 nP = CV = HP pues 1 CV = 0,986 HPDonde:W : Peso
especfico del agua (999,1 kg/cm)Q : Caudal de descarga enm3/segHt:
Energa total suministrada por la bomba para elevarla diferencia de
cotas, ms las prdidas de cargaocasionadas, ms la energa de
velocidad(Altura manomtrica en mts. de agua)n : eficiencia del
sistema de bombeo.Q =0.01653m3/seg.Hs =3m.Hd =56.49m.Ht=59.78m.Pcs
=0.05m.c.aPc1 =0.24m.c.aClculo de la Potencia de la BombaP =W Q
Hpt(HP)75 nDonde:W =999.1Kg/m3Q =0.01653m3/seg.Ht =59.78m.n =70%
Eficiencia promedio de motobombas a ms de 2000 msnm.P =18.8HPP
=20HPClculo de la altura de impulsinHimp =( P * 75 * n ) / ( W * Q
)Himp =63.60DISEO DEL SISTEMA DE ALMACENAMIENTOPara efectos del
presentre trabajo consideramos qu el sistema es necesarioque
funcione por bombeo y planteamos la posibilidad de que la bomba a
utilizarno tendr que necesariamente que estar funcionando 16 horas,
y para ello setiene que platear la solucin ms conveniete.a las
variaciones horarias de la demanda (consumo durante el da de mximo
gasto),para el estudio de esto es necesario tener registros de
variaciones horarias.Cuando no se dispone de esta inforamcin, se
adoptar como capacidad de regulacindel reservorio el 20% del
promedio anual de la demanda (normas del ministerio de saludpara
zonas rurales: selva, para un istema de bombeo).Volumen de
Equilibrio (por bombeo)a) VE = 20% Qmb) Para nuestro caso,
tomaremos un registro de variaciones horarias de consumo en baseuna
dotacin total de 100 lt/p/d (porcentajes)Estos porcentajes han sido
divididas en las 24 horas del da en lo que concierne adesperdicios,
los porcentajes des consumo domstico y pblico han sido repartidosa
partir de las 5 am. A 7 pm.A continuacin se adjunta el siguiente
cuadro de diagrama de masa.Aporte Acumulado =13 / 1000 * 3600 m^3 /
horaAporte Acumulado =0.00m^3 / horaCaudal de DiseoPara el calculo
del caudal de diseo aplicamos lo siguiente:Qm =0.00lt/segQm =caudal
medio diarioQ Diseo = Qm / 1000 * 3600 *24 m3 / daQDiseo =0m^3 /
daVARIACIONES HORARIAS DE CONSUMO10000TIEMPOCONSUMO%Aporte(+)
Exceso(-)
Defecto(horas)Parcial%AcumuladoAcumuladoAcumulado(S1)(S2)0
-10.000.50.000.500.0000.0000.51 -20.000.50.00100.0010.00112
-30.000.50.001.500.0020.0021.53 -40.000.50.00200.0030.00324
-50.000.50.002.500.0040.0042.55 -60.003.20.005.700.0050.0055.76
-70.007.40.0013.100.0060.00613.17 -80.0080.0021.100.0070.00721.18
-90.0080.0029.100.0080.00829.19 -100.0080.0037.100.0090.00937.110
-110.009.70.0046.800.001046.811 -120.008.80.0055.600.001155.612
-130.0090.0064.600.001264.613 -140.008.80.0073.400.001373.414
-150.004.20.0077.600.001477.615 160.004.20.0081.800.001581.816
-170.004.40.0086.200.001686.217 -180.005.20.0091.400.001791.418
-190.004.20.0095.600.001895.619 -200.002.40.009800.00199820
-210.000.50.0098.500.002098.521 -220.000.50.009900.00219922
-230.000.50.0099.500.002299.523
-240.000.50.00100.000.00231000.00100Clculo del volumen de
equilibrioEl reservorio debe permitir que las demandas mximas que
se producen en los consumossean satisfechas a cabalidad, al igual
que cualquier variacin en los consumos registradospara las 24 horas
del da. La capacidad requerida para compensar las variaciones en
losconsumos estar basada en la curva representativas de las
demandas durante las 24 h.del da y en la condicin de conduccin de
agua del estanque, de forma tal que seproduzca un equilibrio entre
caudales de llegada y salida que garanticen un serviciocontinuo y
eficiente.VE = S1 + S2VE =0m^3Volumen contra IncendiosEs el volumen
de agua que el reservorio debe almacenar, para sofocar los
incsendiosse presenten en la poblacin a ser beneficiada para lo
cual se debe colocar hidrantesen zonas que sea conveniente y donde
pase una tubera de 4" de dimetro comomnimo. Segn el RNC. Se debe
considerar, un volumen de agua para controlarincendios, para
poblaciones >= 10000 personas y para poblaciones menores no
esnecesario, salvo que el proyectista lo estime por conveniete.Para
poblaciones > 10000 personas tenemos.QCI =0,5 P ;P = Poblacin en
milesP < 30VCI = QCI * 3 (horas)30