Cálculo de la Línea de Conducción del Tramo:

MEMORIA DE CALCULO

MEMORIA DE CALCULO

CALCULO Y DIMENCIONAMIENTO DE LA LINEA DE CONDUCCION CALCULO Y DIMENCIONAMIENTO DE LA LINEA DE CONDUCCION

DEMANDA DIARIA

DEMANDA DIARIA "" K  K 11"="= 1.301.30

DEMANDA HORARIA

DEMANDA HORARIA "" K  K  2 2"="= 2.502.50

FRIO

FRIO CLIMACLIMA

1

1 TEMPLATEMPLA 11 1 1 112 2 '''' 66

DOTACION A UTILIZAR:

DOTACION A UTILIZAR: ₁₀₁₀

1

1 DOTACION ADOPTADA:DOTACION ADOPTADA: 11 10 m10 m

PUNTO PUNTO 001 001 ###### 00 002 002 ###### 00..22996633 003 003 ###### 00..33116633 004 004 ###### 00..33336633 005 005 ###### 00..4455995555 006 006 ###### 00..4477995555 007 007 ###### 00..4499995555 008 008 ###### 00..7766664433 009 009 ###### 00..7799114433 010 010 ###### 00..8811664433 011 011 ###### 00..9955447766 012 012 ###### 00..9977447766 013 013 ###### 00..9999447766 014 014 ###### 11..0033555577 015 015 ###### 11..0066005577 016 016 ###### 11..0088555577 017 017 ###### 11..2266770099 018 018 ###### 11..2288770099 019 019 ###### 11..3300770099 020 020 ###### 11..4499440077 021 021 ###### 11..55445555 022 022 ###### 11..556688 023 023 ###### 11..55990055 PROYECTO: PROYECTO: UBICACIÓN: UBICACIÓN:

“INSTALACION DEL SISTEMA DE AGUA POTABL

“INSTALACION DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y DISPOSICION E Y DISPOSICION SANITARIA DE EXCRETAS EN EL SANITARIA DE EXCRETAS EN EL C.P. DE ICHU”C.P. DE ICHU”

LUGAR LUGAR JAYUJAYUNI - C.P. ICHU JAYUJAYUNI - C.P. ICHU TUBERIA DE DISEÑO TUBERIA DE DISEÑO 80 Lts./Hab./Día 80 Lts./Hab./Día 2,302.85 m.s.n.m. 2,302.85 m.s.n.m. 2,293.00 m.s.n.m. 2,293.00 m.s.n.m. 2,311.25 m.s.n.m. 2,311.25 m.s.n.m. 2,306.99 m.s.n.m. 2,306.99 m.s.n.m. 2,306.30 m.s.n.m. 2,306.30 m.s.n.m. 2,306.08 m.s.n.m. 2,306.08 m.s.n.m.

miércoles, 25 de febrero del 2009 miércoles, 25 de febrero del 2009

DISTANCIA DISTANCIA HORIZONTAL HORIZONTAL (metros) (metros) DISTANCIA HORIZ. DISTANCIA HORIZ. ACUMULADA ACUMULADA (Km + m) (Km + m) 0.00 m 0.00 m PRESION REQUERIDA PRESION REQUERIDA 20.00 m 20.00 m D

DIISSTTRRIITTOO PPRROOVVIINNCCIIA A DDEEPPAARRTTAAMMEENNTTOO PROYECTISTA:PROYECTISTA: FECHA: FECHA: % DE PERDIDAS EN LA RED % DE PERDIDAS EN LA RED 2,311.94 m.s.n.m. 2,311.94 m.s.n.m. DESCRIPCION DESCRIPCION Y.T.V.Q. Y.T.V.Q. COTAS COTAS NIVEL DINAMICO NIVEL DINAMICO -(m.s.n.m.) (m.s.n.m.) 2,314.40 m.s.n.m. 2,314.40 m.s.n.m. DATOS INICIALES DATOS INICIALES

PPUUNNOO PPUUNNOO PPUUNNOO

120 Lts./Hab./Día 120 Lts./Hab./Día 296.30 m 296.30 m 00 Km + 000.00 m 00 Km + 000.00 m 00 Km + 296.30 m 00 Km + 296.30 m 2,312.09 m.s.n.m. 2,312.09 m.s.n.m. 00 Km + 316.30 m 00 Km + 316.30 m 00 Km + 336.30 m 00 Km + 336.30 m 00 Km + 459.55 m 00 Km + 459.55 m 00 Km + 479.55 m 00 Km + 479.55 m DOTACION DOTACION 304.00 Hab. 304.00 Hab.

PPOOBBLLAACCIIOON N DDE DE DIISSEEÑÑOO PPEERRIIOODDO O DDE DE DIISSEEÑÑOO POBLACION A UTILIZAR POBLACION A UTILIZAR 25.00 %25.00 % COEFICIENTES DE DEMANDA COEFICIENTES DE DEMANDA 20.00 m 20.00 m 123.25 m 123.25 m 20.00 m 20.00 m 20.00 m 20.00 m 0.00 m 0.00 m 296.31 m 296.31 m 20.00 m 20.00 m 20.01 m 20.01 m 123.32 m 123.32 m

DESCRIPCION, COTAS, DISTANCIAS HORIZONTALES Y OTROS DATOS DEL PROYECTO: DESCRIPCION, COTAS, DISTANCIAS HORIZONTALES Y OTROS DATOS DEL PROYECTO:

22,,330033..112 2 mm..ss..nn..mm.. 226666..888 8 mm 000 0 KKm m + + 776666..443 3 mm 226666..990 0 mm 20.01 m 20.01 m 20.00 m 20.00 m LONGITUD DE LONGITUD DE TUBERIA TUBERIA (metros) (metros) 00 Km + 499.55 m 00 Km + 499.55 m 113388..333 3 mm 000 0 KKm m + + 995544..776 6 mm 113388..558 8 mm 2255..000 0 mm 000 0 KKm m + + 779911..443 3 mm 2255..000 0 mm 22,,330011..334 4 mm..ss..nn..mm.. 2255..000 0 mm 000 0 KKm m + + 881166..443 3 mm 2255..005 5 mm 20.04 m 20.04 m 22,,228833..885 5 mm..ss..nn..mm.. 4400..881 1 mm 001 1 KKm m + + 003355..557 7 mm Recomiendo utilizar  Recomiendo utilizar  tubería de Ø 1 1/6'' tubería de Ø 1 1/6'' Nº de tub. @ Nº de tub. @ utilizar en la utilizar en la línea línea

TIPO DE TUBERIA A UTILIZAR TIPO DE TUBERIA A UTILIZAR

Tubería establecida por el R.N.E. Tubería establecida por el R.N.E.

22,,229911..779 9 mm..ss..nn..mm.. 2200..000 0 mm 000 0 KKm m + + 997744..776 6 mm 22,,228899..118 8 mm..ss..nn..mm.. 2200..000 0 mm 000 0 KKm m + + 999944..776 6 mm 2200..117 7 mm 001 1 KKm m + + 228877..009 9 mm 2200..000 0 mm 22,,228800..559 9 mm..ss..nn..mm.. 2255..000 0 mm 001 1 KKm m + + 006600..557 7 mm 2255..221 1 mm 41.16 m 41.16 m 22.52 m 22.52 m 001 1 KKm m + + 008855..557 7 mm 2255..000 0 mm 22,,228800..118 8 mm..ss..nn..mm.. 2255..000 0 mm 22,,227755..448 8 mm..ss..nn..mm.. 2200..000 0 mm 001 1 KKm m + + 330077..009 9 mm 2200..005 5 mm 22,,226622..774 4 mm..ss..nn..mm.. 118866..998 8 mm 001 1 KKm m + + 449944..007 7 mm 118877..441 1 mm 22,,227777..117 7 mm..ss..nn..mm.. 118811..552 2 mm 001 1 KKm m + + 226677..009 9 mm 118811..554 4 mm 22,,227766..884 4 mm..ss..nn..mm.. 2200..000 0 mm 22,,225555..116 6 mm..ss..nn..mm.. 2222..550 0 mm 001 1 KKm m + + 559900..550 0 mm 22,,225588..116 6 mm..ss..nn..mm.. 5511..443 3 mm 001 1 KKm m + + 554455..550 0 mm 5511..663 3 mm 22,,225566..115 5 mm..ss..nn..mm.. 2222..550 0 mm 001 1 KKm m + + 556688..000 0 mm 2222..559 9 mm El

El didiseseñoño dede lala rered,d, esestátá ububicicadadoo enen unun ClClimimaa FrFríoío,, enen elel cucualal sese ememplplazazararáá 0101 lílíneneaa dede cocondnducucciciónón,, sesegúgúnn loloss cácálclcululosos esestatablblececididosos,, elel sisiststememaa fufuncncioionana popor r  GRAVEDAD, ya que la Presión Relativa es Positiva.

GRAVEDAD, ya que la Presión Relativa es Positiva.

15 Años. 15 Años.

DETALLE DETALLE

Cálculo d

Cálculo de la Línea de Cone la Línea de Conducciducción delón del Tramo:Tramo: Cámara de

Cámara de CaptaciCaptación -ón - Red de DistribRed de Distribuciónución C.P. I

C.P. Ichu -chu - ParcialParcialidad Jayujaidad Jayujayuniyuni

d

de e 22,,00000 0 HHaabb. . a a 1100,,00000 0 HHaabb.. FFRRIIOO

(R.N.E) Tub.: Poli(cloruro de vin

(R.N.E) Tub.: Poli(cloruro de vin ilo)(PVC)ilo)(PVC)

1

1 11//2 2 '''' 0011

PRES. MINIMA  PRES. MINIMA 

024 ### 1.91153 DEL TRAZADO: a. b. c. d. e. f. g. h. MAX 2314.4 73 MIN 2241.1 7 DIST. 0.0765 1911.53 COTA 2314.4 ## x y X Y -0.0382 2316.2 2 2242.9 -0.0382 2310.7 2 2237.4 0.03823 2310.7 2 2237.4 0.03823 2316.2 2 2242.9 -0.0382 2314.4 2 2241.1 0.03823 2314.4 2 2241.1

Evitar zonas vulnerables a efectos producidos por fenómenos naturales y antrópicos.

Tener en cuenta la ubicación de las canteras para los préstamos y zonas para la disposición del material sobrante, producto de la excavación.

Establecer los puntos donde se ubicarán instalaciones, válvulas y accesorios, u otros accesorios especiales que necesiten cuidados, vigilancia y operación.

De acuerdo a estos criterios, se presenta a continuación la sección de la línea de conducción.

Para la ejecución del trazado de la Línea de Conducción del Proyecto: “INSTALACION DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y DISPOSICION SANITARIA DE EXCRETAS EN EL C.P. DE ICHU”, se supone que se han tomado en cuenta, aspectos de criterio para su funcionalidad, los cuales paso a presentar:

Evitar pendientes mayores del 30% para evitar velocidades excesivas.

En lo posible buscar el menor recorrido siempre y cuando esto no conlleve a excavaciones excesivas u otros aspectos.

Evitar cruzar por terrenos privados o comprometidos para evitar problemas durante la construcción y en la operación y mantenimiento del sistema.

Utilizar zonas que sigan o mantengan distancias cortas a vías existentes o que por su topografía permita la creación de caminos para la ejecución, operación y mantenimiento.

Mantener las distancias permisibles de vertederos sanitarios, márgenes de ríos, terrenos aluviales, nivel freático alto, cementerios y otros servicios.

01 Km + 913.85 m

LONGITUD TOTAL REAL DE TUBERIA :

2,241.06 m.s.n.m. 321.03 m 01 Km + 911.53 m 321.34 m 2,314.40 2,312.092,311.94_2,311.25 2,306.99_{2,306.302,306.08} 2,303.122,302.85 2,301.34 2,293.00 2,291.79 2,289.18 2,283.85 2,280.592,280.18 2,277.172,276.84 2,275.48 2,262.74 2,258.16 2,256.15 2,255.16 2,241.06 2230 2240 2250 2260 2270 2280 2290 2300 2310 2320 2330     -         0  .          1          0          0  .          4          0          0  .          9          0          1  .          4          0          1  .          9          0

I. POBLACION

II. DOTACION

Por tanto, según los datos iniciales, tenemos:

- Dotación A Utilizar  :

III.  VARIACIONES DE CONSUMO

Considerando una Dotación de 120.00 Litros/Habitante/Día, y una Población de 304.00 Habitantes, tenemos:

Según lo detallado en la sección 6.2.3. - Población, contenido en el Item 6.2.- Datos Básicos de Diseño, 6. - Sistema Condominial de Agua Potable, de la NORMA TECNICA OS-050 - Redes de Distribución de Agua para Consumo Humano, establecido por el Reglamento Nacional de Edificaciones, en el TITULO II - Habilitaciones Urbanas, parte II.3 - OBRAS DE SANEAMIENTO, tenemos lo siguiente:

Se deberá determinar la población de saturación y la densidad poblacional para el periodo de diseño adoptado. La determinación de la población final de saturación para el periodo de diseño adoptado se realizará a partir de proyecciones, utilizando la tasa de crecimiento por  distritos establecida por el organismo oficial que regula estos indicadores.

Según los datos iniciales de diseño, para el proyecto: “INSTALACION DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y DISPOSICION SANITARIA DE EXCRETAS EN EL C.P. DE ICHU”, se tiene una población de diseño establecido de 304.00 Habitantes, el cual esta establecido para un Período de Diseño de 15.00 Años, a partir de la fecha en la cual se establecerá el funcionamiento del sistema.

Según lo detallado en el Item 5. - Conducción, de la NORMA TECNICA OS-010 - Captación y Conducción de Agua para Consumo Humano, establecido por el Reglamento Nacional de Edificaciones, en el TITULO II - Habilitaciones Urbanas, parte II.3 - OBRAS DE SANEAMIENTO, tenemos lo siguiente:

de 10,000 Hab. a 50,000 Hab. Más de 50,000 Hab. POBLACION 120 Lts./Hab./Día 150 Lts./Hab./Día 200 Lts./Hab./Día FRIO

Se denomina obras de conducción a las estructuras y elementos que sirven para transportar el agua desde la captación hasta al reservorio o planta de tratamiento. La estructura deberá tener capacidad para conducir como mínimo, el caudal máximo diario.

Partiendo de esta prerrogativa, calcularemos primeramente el Promedio Anual de la Demanda ( Q P), establecido por:

Según lo detallado en la sección 6.2.4. - Dotación, contenido en el Item 6.2.- Datos Básicos de Diseño, 6. - Sistema Condominial de Agua Potable, de la NORMA TECNICA OS-050 - Redes de Distribución de Agua para Consumo Humano, establecido por el Reglamento Nacional de Edificaciones, en el TITULO II - Habilitaciones Urbanas, parte II.3 - OBRAS DE SANEAMIENTO, tenemos lo siguiente:

Se establece que la dotación promedio diaria anual por habitantes será la establecida en las normas vigentes, para el proyecto: “INSTALACION DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y DISPOSICION SANITARIA DE EXCRETAS EN EL C.P. DE ICHU”, la dotación diaria por habitante, se ajustara a los climas en los cuales se efectuan los servicios, de acuerdo a estudios realizados se tienen los siguientes valores:

TEMPLADO CLIMA

de 2,000 Hab. a 10,000 Hab. 120 Lts./Hab./Día

150 Lts./Hab./Día 200 Lts./Hab./Día PROCEDIMIENTO DE CALCULO 0.422 Lts./Seg. 120 Lts./Hab./Día Datos : Población :

De acuerdo a las consideraciones iniciales del proyecto, se ha considerado una Población de Diseño de 304.00 Habitantes (de acuerdo a los análisis de estudio preliminar establecidos).

La Población considerada según los datos iniciales establecidos en el cuadro, será de 2,000 Habitantes a 10,000 Habitantes, considerando la dotación para un Clima Frío.

(

)

(

)

400 , 86 Población  Dotación Q_P

=

×

=

P Q

a) MAXIMO ANUAL DE LA DEMANDA DIARIA:

Por tanto tenemos:

b) MAXIMO ANUAL DE LA DEMANDA HORARIA:

Por tanto tenemos:

c) GASTO MAXIMO MAXIMORUM:

Por tanto tenemos:

Por tanto tenemos:

IV. CALCULO DE LA LINEA DE CONDUCCION

Donde: Referencia: Arturo Rocha Felices, "HIDRAULICA DE TUBERIAS Y CANALES", Pg. 218.

C  : Coeficiente de Hazen y Williams

 D : Diámetro de la tubería (Pulgadas)

 h f  : Pérdida de carga unitaria - pendiente (m/Km)

QCONDUCCION  : Caudal de conducción ( Lts./Seg.)

Teniendo en cuenta que los valores de ''K2'', dependen de la población a la cual se brindará el servicio, los mismos que para poblaciones de 2,000 a 10,000 Habitantes, es de 2.50 y para poblaciones mayores a 10,000 Habitantes, es de 1.80, asumiremos el valor de : 2.50

Para los efectos de las variaciones de consumo, se considerará las siguientes relaciones, con respecto al Promedio Anual de la Demanda (Q P)

Se refiere al gasto máximo horario del día de máximo consumo, para esto tenemos ''K1 = 1.30'', y ''K2 = 2.50''. Teniendo en cuenta que los valores de ''K1'' estan entre 1.20 y 1.50, asumiremos el valor de : 1.30

0.549 Lts./Seg.

1.056 Lts./Seg.

1.372 Lts./Seg.

Para el cálculo de las tuberías que estan trabajando a presión, se utilizará a Fórmula establecida por HAZEN y WILLIAMS, el cual se presenta a continuación:

Según lo detallado en la sección 5.1.2. - Tuberías, contenido en el Item 5.1.- Conducción por Gravedad, 5. - Conducción, de la NORMA TECNICA OS-010 - Captación y Conducción de Agua para Consumo Humano, establecido por el Reglamento Nacional de Edificaciones, en el TITULO II - Habilitaciones Urbanas, parte II.3 - OBRAS DE SANEAMIENTO, tenemos lo siguiente:

Según la sección (e), Para el cálculo de las tuberías que trabajan con flujo a presión se utilizarán fórmulas racionales. En caso de aplicarse la fórmula de Hazen y Williams, se utilizarán los coeficientes de fricción que se establecen en la Tabla N° 01. Para el caso de tuberías no consideradas, se deberá justificar técnicamente el valor utilizado.

Según las consideraciones asumidas para el diseño, tenemos que considerar una pérdida de 25.00 %, por la forma de captación que se esta realizando y posibles fugas en la línea de conducción. Además según lo especificado, se utilizará 01 línea de conducción.

0.686 Lts./Seg.

=

 DIARIO  MAX  Q _.

=

 HORARIO  MAX  Q .

=

. .MAX   MAX  Q

=

CONDUCCION  Q ⎟  ⎠  ⎞ ⎜ ⎝  ⎛  . Seg Pie A UTILIZAR TUBERIAS . º %  N  Q

Q_CONDUCCION  =  MAX  DIA + PERDIDAS 

1

. Q K 

Q _{MAX  DIARIO} = _P×

2

. Q K 

Q _{MAX   HOR ARIO} = _P ×

2 1 . . Q K  K  Q _{MAX   MA X}  = _P × ×

( )

(

2.63

)

0.54

)

0004264 . 0 C   D h _f  Q =

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

Diámetro de Tubería Asumido: D _A =

V. CALCULOS HIDRAULICOS

Tuberiadeacero 130

Tuberías de hierro fundido, 40 años de edad

135 100 130 110

064

De acuerdo a los datos planteados, las cotas establecidas para el sistema, será un indicador de la carga disponible, para lo cual tenemos una cota de salida de 2,314.40 m.s.n.m., y una cota de llegada de 2,306.08 m.s.n.m.

Tuberías de hierro fundido, 30 años de edad 075

Tuberías de plomo 130

120

080 Tuberías de fundición en malas condiciones

Tubería de acero rolado 110

 D =

Tuverías de vidrio 140

Tubería tipo bastón de madera 120

(R.N.E) Tub.: Concreto

Tuberías de plástico

(R.N.E) Tub.: Poli(cloruro de vinilo)(PVC)

Remplazando el valor de diametro asumido (1 1/2''), en la fórmula establecida por HAZEN y WILLIAMS, nos establece que la tuberia establecida (01 línea de conducción), independientemente pueden trasladar un caudal hasta 1.34 Lts./Seg., y lo requerido es de 0.69 Lts./Seg., por lo cual, ''EL SISTEMA ES ADECUADO'' para su funcionamiento.

100 140 '' 150.00 ''

1.17 Pulgadas ~

Para tener una mejor visión del funcionamiento del sistema, se presentará la Línea de Gradiente Hidráulico (L.G.H.), el cual indica la presión de agua a lo largo de la tubería bajo condiciones de operación, lo cual se presenta a continuación:

TABLA Nº 01

TIPO DE TUBERIA (R.N.E) Tub.: Acero soldado en espiral

(R.N.E) Tub.: Hierro galvanizado

(R.N.E) Tub.: Polietileno, Asbesto Cemento

1 1/2 '' 1 1/6'' C  120 100 150 (R.N.E) Tub.: Cobre sin costura

De acuerdo a los datos iniciales, para el diseño de la red de conducción, se tienen los siguientes parametros establecidos: se considerará un caudal de conducción de 0.69 Lts./Seg., y una pérdida de carga unitaria de 38.32 m/Km., además, la tubería a utilizar en el tramo proyectado, de acuerdo a lo asignado es ''(R.N.E) TUB.: POLI(CLORURO DE VINILO)(PVC)'', para el cual se tomará un Coeficiente de Fricción para la fórmula de Hazen y Williams de 150.00 √Pie/Seg.

Remplazando estos valores en la fórmula establecida por HAZEN y WILLIAMS, y realzando los cálculos correspondientes para calcular el diámetro, tenemos:

110 150 100 140

COEFICIENTES DE FRICCIÓN "C " EN LA FÓRMULA DE

HAZEN Y WILLIAMS

110 Tuberías de latón

Tubería tipo ladrillo de saneamiento Tuberías de hierro fundido lisas y nuevas

Tuberías de fundición usadas y de acero roblonado nuevas

120 Tubería de lata 150     E     S     T     A     B     L     E     C     I     D     O     D     E     A     C     U     E     R     D     O     A     L     A     T     E     O     R     I     A     D     E     H     A     Z     E     N     Y     W     I     L     L     I     A     M     S     (     C   o    e     f     i   c     i   e   n     t   e   s     A     d     i   c     i   o   n   a     l   e   s     )     E     S     T     A     B     L     E     C     I     D     O     D     E     A     C     U     E     R     D     O     A     L     R     E     G     L     A     M     E     N     T     O     N     A     C     I     O     N     A     L     D     E     E     D     I     F     I     C     A     C     I     O     N     E     S 140

Tuberías de hierro fundido, 20 años de edad

Tuberías de hierro fundido, 10 años de edad 107

130 089

100 Tubería de hierro dúctil (DIP)

Tubería de hierro galvanizado (HG)

Tuberías de alcantarillado vitrificadas

Tuberías de fundición con algunos años de servicio (R.N.E) Tub.: Acero sin costura

Tuberías rectas muy lisas nuevas (R.N.E) Tub.: Fibra de vidrio (R.N.E) Tub.: Hierro fundido

(R.N.E) Tub.: Hierro fundido con revestimi ento

⎟  ⎠  ⎞ ⎜ ⎝  ⎛  . Seg Pie

La carga disponible en el sistema, esta dado por:

La pérdida de carga unitaria, o también conocido como la pendiente, esta dada por: La pérdida de carga con el diámetro asumido (en Hazen y Williams), esta dada por:

La pérdida de carga en el tramo, esta dada por:

Donde:

 Z : Cota de cota respecto a un nivel de referencia arbitraria

 P/  _: Altura de carga de presión “ P es la presión y el peso especifico del fluido” (m)

V  : Velocidad media del punto considerado (m/Seg.)

 H  f  : Es la pérdida de carga que se produce de 1 a 2

SiV 1 =V  2 y como el punto inicial esta a presión atmosférica, o sea P1 = 0. Entonces:

Cálculo de la Presión Residual, la cual se tiene en la tubería, esta dado por:

Comparándo los resultados y los requerimientos esablecidos, lo requerido para este sistema es una ''PRESION MINIMA''.

Considerándo que la longitud horizontal establecida para el sistema, es de 00 Km + 499.55 m, y que la longitud real de la tubería (considerando longitudes inclinadas de acuerdo a cada tramo), es de 01 Km + 913.85 m (1,913.85 m), con lo cual se calculará la pérdida de carga en el tramo.

11.24 m/Km

Además, según los requerimientos iniciales, la línea de conducción requiere de una presión mínima, lo cual esta establecido para que el sistema funcione adecuadamente, poniendo en consideración, que la Presión Residual es POSITIVA ( + ).

DESCRIPCION PRESION REQUERIDA

TABLA Nº 02

PRESION MINIMA

PRESION MAXIMA

El Sistema, debe de funcionar adecuadamente, teniendo en consideración que, en su punto de salida (final del tramo), tenga una presión MINIMA establecida (en este caso 10.00 m).

El Sistema, debe de funcionar adecuadamente, teniendo en consideración que, en su punto de salida (final del tramo), tenga una presión establecida como MAXIMO.

PRESIONES REQUERIDAS PARA EL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA

21.51 m

En la línea de conducción, la presión representa la cantidad de energía gravitacional contenida en el agua. Se determina mediante la ecuación de Bernoulli.

Se tiene que tener en cuenta que, el tramo del proyecto tiene una longitud horizontal de 00 Km + 499.55 m, pero, por las diferencias de cota entre cada punto, hace que la longitud de la tubería se incremente, haciendo por tanto una longitud total de tubería de 01 Km + 913.85 m (L = 1,913.85m.)

73.34 m

38.32 m/Km

51.83 m PRESION RESIDUAL POSITIVA ( + ) Según los cálculos establecidos, el sistema puede funcionar como una red por GRAVEDAD, ya que la Presión Residual es Positiva, por tanto, la Red del Proyecto “INSTALACION DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y DISPOSICION SANITARIA DE EXCRETAS EN EL C.P. DE ICHU” es adecuada para funcionar adecuadamente.

(

)

−

=

=

Δ

_{Cota S deSalida Cota LdeLlegada}

 H 

=

Δ

=

 L h H   f   L h  H  _f 

=

_f 

×

43 42 1 WILLIAMS Y HAZEN comercial φ   f   H  H  P = Δ − P =  f   H  g V  P  Z  g V  P  Z 

+

+

=

+

+

+

2 2 2 2 2 2 2 1 1 1 γ   γ    f   H   Z   Z  P

₌

₋

₋

2 1 2 γ  =  f   H 

=

comercial φ   f  h

>

>

x y 0 2314.4 1.91 2314.4 0 2314.4 0.96 2,303.65 0 2314.4 1.91 2292.89 1.91 2314.4 1.91 2292.89 1.91 2241.06 0 2314 1.9115 2241.06

VI. ANALISIS DE LA LINEA DE CONDUCCION

LONG. DE

TUBERIA CAUDAL PRESION

(m) (m³/Seg.) (m) ↑ 0.00 0.000 296.31 0.001 -1.020 20.00 0.001 -1.095 20.01 0.001 -0.629 123.32 0.001 2.245 20.01 0.001 2.710 20.00 0.001 2.705 266.90 0.001 2.666 25.00 0.001 2.655 25.05 0.001 3.883 138.58 0.001 10.666 20.04 0.001 11.651 20.17 0.001 14.034 41.16 0.001 18.902 25.21 0.001 21.878 25.00 0.001 22.007 181.54 0.001 22.977 20.00 0.001 23.082 20.05 0.001 24.217 187.41 0.001 34.851 PRESION RESIDUAL

De acuerdo a esto, se presenta la representación de la LINEA DE GRADIENTE HIDRAULICO (L.G.H.), que establece la Pérdida de Carga o Energía, y marca la Carga Dinámica o Presión Residual, considerándo que ambas medidas nos establece la Carga Estática existente.

PRESION MINIMA REQUERIDA

51.83 m 10.00 m 2,309.010 2,308.785 2,305.786 2,305.505 2,305.223 2,303.666 2,303.441 2,303.214 2,302.752 2,302.468 2,302.187 2,300.147 2,299.922 2,299.697 2,297.591 3.330 0.225 0.225 0.225 0.225 2,311.070 2,310.845 2,310.621 2,314.400 1.386 2,309.235 2.999 0.281 0.281 1.557 0.225 0.227 0.463 0.283 0.281 2.040 0.225 0.225 2.106 0.602 m/Seg. 0.602 m/Seg. 0.602 m/Seg. 0.602 m/Seg. 0.602 m/Seg. 0.602 m/Seg. 0.602 m/Seg. 0.602 m/Seg. 0.602 m/Seg. 0.602 m/Seg. 0.602 m/Seg. 0.602 m/Seg. 0.602 m/Seg. 0.602 m/Seg. 0.602 m/Seg. 0.602 m/Seg. 0.602 m/Seg. 0.602 m/Seg. 0.602 m/Seg. 0.522 m/Seg. 0.513 m/Seg. 0.956 m/Seg. 0.957 m/Seg. 0.956 m/Seg. 0.600 m/Seg. 0.602 m/Seg. 0.596 m/Seg. 1.201 m/Seg. 1.200 m/Seg. 1.202 m/Seg. 1.639 m/Seg. 1.640 m/Seg. 1.639 m/Seg. 0.706 m/Seg. 0.709 m/Seg. 0.708 m/Seg. 1.260 m/Seg. 1.261 m/Seg. 1 1/2'' 1 1/2'' 1 1/2'' 1 1/2'' 1 1/2'' 1 1/2'' 1 1/2'' 1 1/2'' 1 1/2'' 1 1/2'' 1 1/2'' 1 1/2'' 1 1/2'' 1 1/2'' 1 1/2'' 1 1/2'' 1 1/2'' 1 1/2'' 1 1/2'' 1 3/5'' 1 5/8'' 1 1/5'' 1 1/5'' 1 1/5'' 1 1/2'' 1 1/2'' 1 1/2'' 1 '' 1 '' 1 '' 1 '' 1 '' 1 '' 1 3/8'' 1 3/8'' 1 3/8'' 1 '' 1 '' 7.796 7.500 34.479 34.543 34.479 10.999 11.090 10.799 60.290 60.181 60.390 129.403 129.505 129.305 16.398 16.580 16.498 67.843 67.978 2,312.09 2,311.94 2,311.25 2,306.99 2,306.30 2,301.34 2,293.00 2,291.79 2,289.18 2,283.85 2,280.59 2,280.18 2,277.17 2,276.84 2,275.48 2,262.74 00 Km + 791.43 m 00 Km + 816.43 m 00 Km + 954.76 m 2,314.40 2,306.08 2,303.12 2,302.85 00 Km + 974.76 m 00 Km + 994.76 m 01 Km + 035.57 m 01 Km + 060.57 m 01 Km + 085.57 m 01 Km + 267.09 m 01 Km + 287.09 m 01 Km + 307.09 m 01 Km + 494.07 m 00 Km + 000.00 m 00 Km + 296.30 m 00 Km + 316.30 m 00 Km + 336.30 m

(Pulg.) (Pulg.) →(m/Seg.) (m/Seg.)

00 Km + 459.55 m 00 Km + 479.55 m 00 Km + 499.55 m

(Km + m) (m.s.n.m.) (m/Km) → (m) (m.s.n.m.)

00 Km + 766.43 m

Se realizará un análisis general de toda la línea (tramo or tramo), para de esta forma poder verificar las presiones existentes en cada punto, de acuerdo a los crterios establecidos por Hazen y Williams, presentados en el siguiente cuadro:

DISTANCIA HORIZONTAL NIVEL DINAMICO COTA -PERDIDA DE CARGA UNITARIA DIAMETRO CALCULAD O DIAMETRO ASUMIDO VELOCIDAD CALCULADA VELOCIDAD REAL  H  _f  Hazen y Williams ALTURA PIESOMETR. COTA -2,314.40 _{NIVEL ESTATICO} L.G.H. PERDIDA DE CARGA PRESION RESIDUAL 2230 2240 2250 2260 2270 2280 2290 2300 2310 2320 2330     -         0  .          1          0          0  .          4          0          0  .          9          0          1  .          4          0          1  .          9          0

51.63 0.001 38.851

22.59 0.001 40.607

22.52 0.001 41.344

321.34 0.001 51.833

minima intermedia máxima negativa

04 09 17 26 30 35 39 43 -1

00 00 0 0 0 0 0 0

VII. CALCULO DE VELOCIDADES

Podemos ver el equilibrio de las presiones dispersas en la red, planteados en el cuadro anterior, considerándo a la L.G.H. como un factor  preponderante en el análisis del sistema, ya que traza el límite (valor máximo) de la presion existente en cada punto, debiendo esta prerrogativa, ser consideada al momento de ejecutar el diseño integral del sistema.

52

PRESION ESCALA (m)

Se puede ver, en el cuadro anterior, que la presion requerida, se muestra en color NEGRO y la presión inadecuada, de color BLANCO; para tener una mejor visión de este análisis, presento a continuación el diagrama de presiones de la red:

00 01 01

Pérdida de carga en el tramo: 21.507 m

01

Se presenta el Cálculo de la presiones existentes en la red, con los datos iniciales y, para oder verificar las presiones existentes, se deberán de comparar estas, según el siguiente cuadro de comparación de las presiones variantes:

00 13 22 48 01 PRESION REQUERIDA 2,297.011 2,296.757 2,296.504 2,292.893 0.580 0.254 0.253 3.611 0.602 m/Seg. 0.602 m/Seg. 0.602 m/Seg. 0.602 m/Seg. 1.405 m/Seg. 1.407 m/Seg. 1.056 m/Seg. 1.055 m/Seg. 1 1/2'' 1 1/2'' 1 1/2'' 1 1/2'' 1 '' 1 '' 1 1/8'' 1 1/8'' 88.702 88.979 43.957 43.879 2,258.16 2,256.15 2,255.16 2,241.06 01 Km + 568.00 m 01 Km + 590.50 m 01 Km + 911.53 m 01 Km + 545.50 m

Para otros materiales deberá justificarse la velocidad máxima admisible.

Según lo detallado en la sección 5.1.2. - Tuberías, contenido en el Item 5.1.- Conducción por Gravedad, 5. - Conducción, de la NORMA TECNICA OS-010 - Captación y Conducción de Agua para Consumo Humano, establecido por el Reglamento Nacional de Edificaciones, en el TITULO II - Habilitaciones Urbanas, parte II.3 - OBRAS DE SANEAMIENTO, tenemos lo siguiente:

Según la sección (b), La velocidad mínima no debe producir depósitos ni erosiones, en ningún caso será menor de 0.60 m/Seg.

En los tubos de concreto 3 m/Seg.

En tubos de asbesto-cemento, acero y PVC 5 m/Seg. Según la sección (c), La velocidad máxima admisible será:

NIVEL ESTATICO L.G.H.     P     E     R     D     I     D     A     D     E     C     A     R     G     A 2,314.40 2230 2240 2250 2260 2270 2280 2290 2300 2310 2320     -         0  .          1          0          0  .          4          0          0  .          9          0          1  .          4          0          1  .          9          0     E     L     E     V     A     C     I     O     N DISTANCIA 

Donde:

V  : Velocidad del flujo (m/Seg.)

 D : Diámetro de la tubería (m)

Remplazando el valor de diametro asumido (1 1/2''), lo que equivale a 0.0381 metros, tenemos:

Donde:

V  m : Velocidad media del agua a través de la tubería (m/Seg.)

 D : Diámetro de la tubería (m)

QCONDUCCION  : Caudal de Conducción (m³/Seg.)

Remplazando el valor de diametro asumido (0.0381 m.), y un caudal de 0.001 m³/Seg., tenemos:

VIII. CLASE DE TUBERIA 

0 2264.4 1.91 2264.4 0 2239.4 1.91153 2239.4 0 2214.4 1.91153 2214.4 0 2164.4 1.91153 2164.4

A fin de que no se produzcan pérdidas de carga excesivas, puede aplicarse la fórmula de Mougnie para la determinación de las velocidades ideales para cada diámetro. Dicha fórmula aplicable a presiones a la red de distribución de 20 a 50m está dada por:

0.445 m/Seg.

Además, establecido el diámetro de diseño, para determinar la velocidad media de flujo, utilizamos la ecuación de continuidad establecido por Hazen y Williams, establecido por la siguiente fórmula:

0.602 m/Seg.

Por lo tanto, según los resultados obtenemos que la velocidad ideal para una tubería de 1 1/2'', es de 0.445 m/Seg., y la velocidad media de flujo es MAYOR, con un valor de 0.602 m/Seg., lo que nos indica que la red tiene un DISEÑO EXIGIDO, según las exigencias del proyecto.

Según lo establecido por la NORMA TECNICA, la velocidad media del flujo (0.602 m.Seg.), debe de ser MENOR a 5.00 m/Seg., ya que la tubería a utilizar en el tramo proyectado, de acuerdo a lo asignado es de ''(R.N.E) TUB.: POLI(CLORURO DE VINILO)(PVC)'', por tanto se tiene un DISEÑO ADECUADO según las exigencias del proyecto.

Para la selección de la Clase de Tubería a utilizar, se debe considerar los criterios que se indican en la figura comparativa mostrada a continuación: 0.00 NIVEL ESTATICO L.G.H.     P     E     R     D     I     D     A     D     E     C     A     R     G     A

50.00 LIMITE DE TUB. CLASE 5

75.00 LIMITE DE TUB. CLASE 7.5

100.00 LIMITE DE TUB. CLASE 10

150.00 LIMITE DE TUB. CLASE 15

(

)

2 1 05 . 0 50 . 1 ₊ = D V  2 CONDUCCION 4  D Q V _m × × = π 

=

V  = m V 

as presones esta ec as para os erentes t pos e tu er a se asar n en e s guente cua ro: TUB. CLASE 10 TUB. CLASE 15 CLASE DE TUBERIA 50 m. 75 m. 100 m. PRESION MAXIMA DE PRUEBA (metros) PRESION MAXIMA DE TRABAJO (metros)

CARGA ESTATICA (metros)

Aquella en caso que por la naturaleza del terreno, se tenga que optar por tubería expuesta, se seleccionará por su resistencia a impactos y pueda instalarse sobre soportes debidamente anclados.

Se deberá seleccionar el tipo de tubería en base a la agresividad del suelo y al intemperismo. En este último caso, de usarse tubería expuesta como el fierro galvanizado se le dará una protección especial.

150 m. 35 m. 50 m. 70 m. 100 m. TUB. CLASE 5 TUB. CLASE 7.5