MEMORIA DE CÁLCULO
MEMORIA DE CÁLCULO
I.
I. ESQUE
ESQUEMA
MA HIDR
HIDRAUL
AULICO
ICO DEL
DEL SIST
SISTEMA
EMA DE
DE AGUA
AGUA POTABL
POTABLE
E
1.1. DEFINICIONES 1.1. DEFINICIONES
a) Pozo:
a) Pozo: Es un orificio o túnel vertical perforado en la tierra, hasta una profundidadEs un orificio o túnel vertical perforado en la tierra, hasta una profundidad
suficiente para alcanzar, normalmente una reserva de agua subterránea suficiente para alcanzar, normalmente una reserva de agua subterránea (originalme
(originalmente) del nte) del nivel freático.nivel freático.
b) Esta
b) Estación ción de Bombeo:de Bombeo: Son estructuras equipadas para bombear el agua, desdeSon estructuras equipadas para bombear el agua, desde
la fuente de
la fuente de abastecimieabastecimiento superficial o nto superficial o subterráneasubterránea, hacia , hacia almacenamialmacenamientos paraentos para su
su distribucióndistribución..
c) Línea de Impulsión:
c) Línea de Impulsión: Tubería a presión que es empleada como conducto deTubería a presión que es empleada como conducto de
agua para trasladarlas de un nivel inferior a un
agua para trasladarlas de un nivel inferior a un nivel superior.nivel superior.
d) Re
d) Reservorio:servorio: Un área natural o Un área natural o artificial sostenida y usada para almacenar agua.artificial sostenida y usada para almacenar agua. e) Tubería de Rebose de Agua:
e) Tubería de Rebose de Agua: Tubería empleada para evacuar masas de aguaTubería empleada para evacuar masas de agua
excedente de un componente de almacenamiento. excedente de un componente de almacenamiento.
f) Tubería de Aducción:
f) Tubería de Aducción: Tubería que conduce agua desde el sistema deTubería que conduce agua desde el sistema de
almacenamiento hacia la red de distribución almacenamiento hacia la red de distribución
e) Altura Dinámica Total;
e) Altura Dinámica Total; corresponde al valor de presión dinámica que deberácorresponde al valor de presión dinámica que deberá
proporcionar como mínimo el equipo de bombeo seleccionado para satisfacer las proporcionar como mínimo el equipo de bombeo seleccionado para satisfacer las condiciones hidráulicas preestablecidas en el punto de salida para el llenado del condiciones hidráulicas preestablecidas en el punto de salida para el llenado del reservorio.
reservorio.
g) Cámara de Bombeo:
g) Cámara de Bombeo: Estructura en el cual se instala el sistema de bombeoEstructura en el cual se instala el sistema de bombeo h) Caudal Máximo Horario de Agua;
h) Caudal Máximo Horario de Agua; caudal de agua que se presenta en la horacaudal de agua que se presenta en la hora
pico del día de mayor consumo en un sistema de abastecimiento, cuyo valor será pico del día de mayor consumo en un sistema de abastecimiento, cuyo valor será calculado tomando en consideración el factor máximo horario preestablecido.
calculado tomando en consideración el factor máximo horario preestablecido.
i)
i) corresponde al cálculo del consumo de aguacorresponde al cálculo del consumo de agua
potable demandado diariamente por la población en función a las dotaciones potable demandado diariamente por la población en función a las dotaciones asignadas de acuerdo al tipo de área asignada.
asignadas de acuerdo al tipo de área asignada.
j)
j) LínLín ea ea de de ImpImp ulul sisi ónón ;; tubería que trabaja a presión y que traslada líquido de untubería que trabaja a presión y que traslada líquido de un
nivel inferior a superior. nivel inferior a superior.
k) Pérdida de Carga en la Tubería;
k) Pérdida de Carga en la Tubería; corresponde a la pérdida de alturacorresponde a la pérdida de altura
piezométrica del agua contenida en la tubería debido al fenómeno de fricción en la piezométrica del agua contenida en la tubería debido al fenómeno de fricción en la misma sumado a las pérdidas locales por fricción y desviaciones en los accesorios. misma sumado a las pérdidas locales por fricción y desviaciones en los accesorios.
l) Sistema de Bombeo:
l) Sistema de Bombeo: Es el conjunto motor eléctrico, bomba y conductos que seEs el conjunto motor eléctrico, bomba y conductos que se
instalan para la impulsión y
instalan para la impulsión y distribución de aguas servidas.distribución de aguas servidas.
m) Re
m) Reservorio;servorio; estructura de concreto armado destinado para el almacenamientoestructura de concreto armado destinado para el almacenamiento
del agua. del agua.
n) Red de Distribución;
n) Red de Distribución; conjunto de tramos conjunto de tramos de tuberías entrelazadas, encargadasde tuberías entrelazadas, encargadas
de la conducción del agua hacia cada punto de consumo ó ambiente sanitario. de la conducción del agua hacia cada punto de consumo ó ambiente sanitario.
ñ) Redes Primaria de Agua Potable:
ñ) Redes Primaria de Agua Potable: Sistema Tuberías interconectadas entre siSistema Tuberías interconectadas entre si
que distribuyen agua asegurando caudal y presión adecuada al sistema de redes que distribuyen agua asegurando caudal y presión adecuada al sistema de redes secundarias
secundarias
o) Redes Secundarias de agua potable:
o) Redes Secundarias de agua potable: Sistema Tuberías interconectadas queSistema Tuberías interconectadas que
son alimentadas por redes primarias y distribuyen agua a las conexiones son alimentadas por redes primarias y distribuyen agua a las conexiones domiciliarias de usuarios
domiciliarias de usuarios
p) Válvulas:
p) Válvulas: Aparato mecánico con el cual se puede iniciar, detener o regular laAparato mecánico con el cual se puede iniciar, detener o regular la
circulación de masas de agua circulación de masas de agua
q) Cáma
q) Cámara de Válvulra de Válvul a:a: Elemento cuya función es proteger y el sistema de válvulasElemento cuya función es proteger y el sistema de válvulas
para control de redes de agua potable. para control de redes de agua potable.
r) Ma
r) Macromedidorcromedidor :: Instrumento de medición de flujo de agua.Instrumento de medición de flujo de agua.
D e m a n d
1.2 DOCUMENTOS DE REFERENCIA
a) Perfil con viabilidad PIP “CREACIÓN E IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO DE LA COMUNIDAD DE KAUPAN, DISTRITO DE CAHUAPANAS, PROVINCIA DE DATEM DEL MARAÑÓN – LORETO.
b) Informe Topográfico, Marzo 20013 c) Informe de Suelos, Marzo 2013
d) Norma OS.030 ALMACENAMIENTO DE AGUA PARA CONSUMO HUMANO Reglamento Nacional de Edificaciones.
e) Norma OS.040 ESTACIONES DE BOMBEO DE AGUA PARA CONSUMO HUMANO Reglamento Nacional de Edificaciones.
f) Norma OS.050 REDES DE DISTRIBUCION DE AGUA PARA CONUSMO HUMANO Reglamento Nacional de Edificaciones.
g) Norma OS.100 CONSIDERACIONES BÁSICAS DE DISEÑO DE INFRAESTRUCTURA SANITARIA Reglamento Nacional de Edificaciones.
h) Plan Maestro 2003
1.3. OBRAS GENERALES DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE; SISTEMA DE EXPLOTACION Y PRODUCCION.- En este ítem se describe el Sistema de Explotación y Producción de agua potable, conformado por los componentes de producción, sistema de bombeo de agua potable y línea de Impulsión de agua potable.
1.3.1. DESARROLLO
Se proyectará el sistema de abastecimiento de agua potable de la Comunidad de Kaupan-Distrito de Cahuapanas-Provincia Datem del Marañón, en el departamento de Loreto, el que tendrá como fuente las aguas subterráneas del acuífero del mismo sector, las aguas serán sustraídas de 01 pozo mediante las estaciones de bombeo denominadas EB1 PP-01 ubicados en los la comunidad de kaupan, el agua succionada será impulsada al Reservorio Proyectado de 30 m3 denominado ubicado en la comunidad de Kaupan.
Desde el Reservorio (tanque elevado), se distribuye el agua a toda la localidad de comunidad de kaupan, con una población actual al año 2013 de 660 habitantes y al horizonte de diseño año 2033 de 938 habitantes, mediante una línea de Aducción que se empalma a la red de distribución primaria, para luego pasar por las redes secundarias las cuales distribuyen agua a las conexiones domiciliarias. 1.3.2 CRITERIOS DE DISEÑO DEL EQUIPAMIENTO DE BOMBEO Y LÍNEA DE IMPULSIÓN
DETERMINACIÓN DEL DIÁMETRO DE LA LÍNEA DE IMPULSIÓN
Para el diseño de la línea de impulsión se ha empleado la fórmula de diámetros económicos de BRESSE; y para el cálculo de las gradientes y pérdidas se utilizó la fórmula de Hazen y Williams.
Diámetros Económicos:
D = 1.3 * ((nº / 24) ^0.25) * (Q^ 0.50) Donde:
Fórmula de Hazen y Williams: Q= 0.2788 x C x D^2.63 x J^ 0.54 Donde:
Q: caudal en m3/s. D: diámetro, m
J: perdida de carga unitaria, m/m.
C: coeficiente de rugosidad, el cual depende del material DETERMINACIÓN DE LA PERDIDA DE CARGA
En la línea de impulsión se determinaran dos tipos de pérdidas de carga las cuales son las siguientes:
a) Pérdida de Carga por Fricción
Obtenida la velocidad de flujo se procede al cálculo de la pérdida de carga por fricción en la línea utilizando para esto la ecuación de Hazen-Williams expresada como sigue:
Donde:
Hf: Pérdida de carga por fricción (m)
S: Pendiente de la línea de energía o gradiente Hidráulico (m/m). L: Longitud de tubería (m).
C: Coeficiente de rugosidad de Hazen-Williams. Tubos de HD C = 110 Qb: Caudal de bombeo (m3/s).
DC: Diámetro interior comercial de la tubería seleccionada (m). b) Pérdidas de Carga Loc al
Además de la pérdida de carga por fricción también se presenta en la línea de impulsión las pérdidas de carga denominadas locales producto del paso de flujo a través de los accesorios instalados en la línea. La determinación de las pérdidas locales serán evaluadas, sólo en el caso de ser necesarias por la cantidad de accesorios o velocidades altas en la línea. Para esta evaluación se utiliza el teorema de Borde-Belanger.
Donde k depende del accesorio por donde transita el flujo (codos, válvulas, entradas, salidas, reducciones, tees, yees, uniones, etc).
DETERMINACION DE LA POTENCIA DE LA BOMBA
Se hallara la energía que requerirá la bomba para su funcionamiento. Esta Potencia se calculara con la expresión:
Pot = δ * Q * HDT 75 * n
Donde:
P = Potencia (HP)
δ = Peso Específico del Agua
Q = Caudal de Bombeo (lps) HDT = Altura Dinámica Total (m) n = eficiencia de la bomba
1.3.3 FUENTE DE AGUA POTABLE
Para poder satisfacer la demanda al horizonte del proyecto se necesita producir diariamente 70.48 lps de bombeo en 18 horas para todo el ámbito del proyecto. Como la fuente de abastecimiento será de aguas subterráneas y de acuerdo al estudio hidrogeológico el rendimiento máximo por pozo es de 50 lps por lo tanto es necesario la construcción de 2 pozos que bombearan 35.24 lps cada uno. La construcción de los pozos será al inicio del proyecto ya que de acuerdo al Cálculo del Período Óptimo de Diseño de un pozo es de 10 años.
1.3.4 POZOS TUBULARES
Se prevé la perforación de 01 pozo tubular (P-01). El pozo P- 01 se ubicara en la calle N° 02 de la comunidad de kaupan a 191.10 m.s.n.m.
De acuerdo a las conclusiones efectuadas del Estudio Hidrogeológico, se estima que el nuevo pozo a perforar tendrán un rendimiento máximo de 19 l/s.
Los pozos a perforar tendrán las siguientes características: P - 01
Tendrá una profundidad de perforación en 40 m. Caudal de bombeo 10.92 l/s, para 10 años. Caudal de bombeo 13.42 l/s, para 20 años.
Nivel dinámico de 40 m debajo de la cota de terreno del terreno natural del pozo.
1.3.5 CARACTERISTICAS DE ESTACIONES DE BOMBEO DE AGUA POTABLE Se proyectará 01 estación de bombeo. El árbol de descarga del sistema hidráulico será de DN 100mm, siendo el material de las tuberías PVC SAP clase 10.
Se contará con un sistema de cloración con inyección al vacío, con sus accesorios respectivos y bomba sumergible de 2. HP.
El grupo electrógeno que se ha previsto tiene como propósito hacer funcionar el pozo tubular, 06 horas de bombeo proyectado.
1.3.5.1 LÍNEA DE IMPULSIÓN
Se proyecta la instalación de 01 líneas de impulsión, con una tubería de impulsión D=1”PVC SAP CLASE 10.
LÍNEA DE IMPULSIÓN L1
La línea de impulsión L1 P-01 se instalara desde la caseta de bombeo, hasta la descarga al reservorio proyectado, dicha línea tendrá una longitud de 144m.