1.- DATOS GENERALES Es un sector residencial en el municipio de Linares, el cuál tiene la necesidad de ser abastecida de agua potable las 24 horas del día a todos sus habitantes existentes y tomando en consideración que en los años siguientes, con la red de abastecimiento ya instalada, más personas se establecerán en la comunidad para satisfacer sus necesidades en lo referente a el agua potable. También se requiere abastecer a las áreas verdes y centros comerciales que se ubican dentro del sector. Se tomo como áreas verdes también las áreas de reserva, y equipamiento urbano.
m o c
La obra de agua potable contara con dos tanques superficiales de abastecimiento. Contará también con la línea de conducción y la red de distribución. Por especificación la separación entre tuberías principales o alimentadoras no debe exceder de unos 500 a 600 mts. El diámetro mínimo para conducción y tuberías principales en una comunidad urbana no pequeña es de 6” . Las tuberías secundarias no se calculan pero se ponen por especificación del organismo operador con un diámetro mínimo de 4”
. l a
La carga máxima disponible a manejar será de 25mca, y el gasto máximo diario es de 450 lps., ya que son las características de la línea de conducción de la que se obtendrá el liquido.
e l o
2. - DATOS DE POBLACION
La población es de 6 habitantes por lote.
Para hacer el diseño de la red de agua potable se procede a hacer una estimación de la población actual y también la población futura a 20 años, para evitar tener problemas de abasto de agua en los años siguientes. Esto se supone que ya se hizo, a que la Dp a 20 años es dato; aun así se pondrá la formula de cómo calcular la población.
g
Se propone para zonas urbanas de interés social, 6 habitantes por vivienda, y una taza de crecimiento del 3% para poder hacer una estimación de los habitantes que habrá en la comunidad en un cierto tiempo.
En este caso el proyecto se hará para un tiempo de 20 años a partir del año 2003 utilizando la ecuación del Método geométrico, Pf = Pa(1+r) n , donde Pf es la población futura a estimar, Pa es la población actual r es la taza de crecimiento y n el numero de años a las que se tiene proyectado hacer el proyecto. Datos: No. de viviendas= 4600 Hab./vivienda= 6 (estimado) Habitantes= Area (Dp)= 52886
3.- Memoria de Cálculo 3.1.- Datos de dotación y coeficientes de variación. La dotación para la comunidad se determino en base a la densidad de población y la superficie de los lotes, Datos: D p = 390 hab/ha Superficie de lotes= varian entre 75 y 90 m 2
m o c
por tanto, usando la tabla de “ Dotación en sectores habitacionales” , se obtiene la dotación Dot = 200 lt/hab/dia Se tiene que para una zona con clima extremoso, cvh= 1.8 Y se tiene que para poblados urbanos calidos y secos, cvd= 1.5
. l a
Por tanto, CD= (cvh)(cvd)= 2.7 3.2.- Propuesta de distribución.
Tomando como base la orientación de las manzanas y de la línea de conducción, se llego a la siguiente propuesta en el arreglo de la red. Siendo esta una red cerrada de cuatro circuitos.
g
e l o
3.3.- Selección de diámetros y tipo de tubería. Los diámetros de las tuberías maestras, principales o alimentadoras de circuitos se seleccionan tentativamente utilizando una velocidad de flujo económico de 1.1m/s, adaptando siempre a los diámetros comerciales o existentes y tomando en cuenta los gastos acumulados supuestos, siendo el diámetro mínimo de 6” El tipo de tubería que se utilizara será de asbesto-cemento por su economía y por la facilidad de manejar, así como también es apropiada por los diámetros que se van a manejar. Se tiene que determinar también la presión de trabajo a la que estará trabajando la tubería y así poder determinar su espesor. La presión de trabajo en la red se tendrá suponiendo que todas las tomas domiciliarias están cerradas, teniendo así las tuberías llenas de agua.
m o c
Obteniendo de éste modo el factor RD que es la división entre el espesor y el diámetro de la tubería; para seleccionar con este factor la tubería mas conveniente que soporte la presión de trabajo. Lo anterior se observa en el croquis siguiente, donde se pone el tanque que ejerce más presión.
. l a
e l o
g
La presión de trabajo se obtiene restando a la cota más alta, donde esta el tanque con agua, el punto mas bajo de la red de distribución. Presión de trabajo = (10.82-9.59) + (8+7) Dividiendo entre 10 se tienen 16.2 Kg/cm2
Con esta presión se obtiene de las tablas del fabricante la tubería adecuada que es la que soporte la presión obtenida. Esta tubería es la que tiene un factor RD de 26, que soporta 18 Kg/cm2, suficiente para resistir las presiones de la red.
Medida nominal (plg) 6 8 10 12
D ext (cm) 16.8 21.9 27.3 32.38
Espesor (cm) 0.65 0.84 1.05 1.25
Largo o tramo (m) 12 12 12 12
Peso Kg/mL 3.3 5.6 8.6 12
3.4.- Análisis Hidráulico Se revisa el funcionamiento hidráulico de la red, con las tuberías así propuestas empleando diversos métodos. Uno de ellos es el “ Método de Harry Cross”o Balance de Flujo, en el cual se busca el balanceo de las perdidas de carga en las tuberías de un mismo circuito.
m o c
LINEA DE CONDUCCION
Obtención del gasto máximo diario y diámetro de conducción.
. l a
Para esto necesitamos los siguientes datos -
Núm. de habitantes: 52886 Dotación: 200 lt/hab./día Coeficiente de variación diaria: 1.5
e l o
Gasto medio = (# habitantes)(dotación) 86,400 seg/día
Gasto medio = (52886 habitantes)(200 lts./hab./día) 86,400 seg/día
g
Gasto medio = 122.42 lps.
Gasto máximo diario = 122.42 (1.5) Q max. diario = 183.63 lps.
Para obtener los diámetros de las tuberías principales se calculan el número de habitantes que abastecerá cada tramo de tubería así como su caudal. Esto de la siguiente manera: # Habitantes = (Area tributaria * Densidad de Población) Q parcial = # Habitantes * Dotación.
De acuerdo a las pendientes observadas en el terreno y el arreglo de la red, se supone una dirección del flujo dentro de las tuberías como se muestra en la siguiente figura.
m o c
. l a
T
T
e l o
3.5 Tanque de almacenamiento
El tanque con el que contará la comunidad será de concreto. El cálculo de su dimensión se lleva a cabo en el siguiente procedimiento. Teniendo los porcentajes de demanda mas usuales en una zona urbana, los cuales se obtuvieron en base a datos estadísticos de las horas de mas demanda en el día.
g
Q max diario tubo de transferencia (lps) 450
Q max diario (lps) 183.63
Q max diario tubo de transferencia (m3/h) 1620
# bombeos/dia 10
Q max diario (m3/dia) 15866
Por tanto, para c/u de los dos tanques, Volumen (m3)
Factor Seguridad 1.25
4402.54
Se tiene entonces, que de las 24 horas del día, 10 horas se estarán bombeando 1620 m3/hr, en las horas más críticas, que son las de mayor demanda, como se muestra en la tabla:
Hora 0 1 2 3
% demanda Q demanda Q bombeo (m3/h) (m3/h) 45 45 45 45
297.49 297.49 297.49 297.49
0 0 0 0
Diferencia
+
-297.49 -297.49 -297.49 -297.49
Diferencia acumulada -297.49 -594.97 -892.46 -1189.94
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
45 60 90 135 150 150 150 140 120 140 140 130 130 120 100 100 90 90 80 60
297.49 396.65 594.97 892.46 991.62 991.62 991.62 925.51 793.29 925.51 925.51 859.40 859.40 793.29 661.08 661.08 594.97 594.97 528.86 396.65
0 0 0 1620 1620 1620 1620 1620 1620 1620 1620 1620 1620 0 0 0 0 0 0 0
-297.49 -396.65 -594.97 727.54 628.38 628.38 628.38 694.49 826.71 694.49 694.49 760.60 760.60 -793.29 -661.08 -661.08 -594.97 -594.97 -528.86 -396.65
-1487.43 -1884.07 -2479.04 -1751.50 -1123.12 -494.73 133.65 828.14 1654.85 2349.34 3043.83 3804.42 4565.02 3771.73 3110.65 2449.57 1854.60 1259.63 730.77 334.12
. l a
m o c
Por tanto, se elige Tanque rectangular de 25X25m, a 8m altura, con tirante de 7m
e l o
Con la resta del gasto de bombeo menos el gasto de demanda se obtiene una diferencia que es un volumen el cual al acumularse se tendrá el volumen máximo al que será sometida la red. La diferencia acumulada mayor ya sea positiva o negativa será el volumen del tanque. Volumen del tanque = 8805 m3
Con este volumen se proponen dimensiones del tanque de 25x25x8m, con un tirante de 7 m, suficiente para abastecer a la comunidad.
g
3.6 Selección de la bomba.
Para la selección de la bomba se requiere conocer la carga dinámica total y el caudal al cual la bomba estará trabajando.
El caudal necesario a bombear es de 450 lps, y el diámetro a utilizar es de 6” , por ser el mínimo recomendable en la conducción de la bomba al tanque; con estos datos se obtiene del nomograma una velocidad tal y una pendiente. Sabiendo que la distancia de conducción hacia los tanques desde el tubo alimentador se tiene, se calculan las perdidas pérdidas por fricción hf. hf = S*L Y luego considerando un 15% de hf como pérdidas locales. Luego se puede elegir la bomba.
m o c . l a Balance de Flujo
Dp (hab/ha)
Circuito
390
Tramo
L (m)
3_1
516
1_2
481
Dot (l/hab/dia)
2_5
233
200
4_5
378
3_4
628
I
Suma
C.D.
4_5
378
2.7
6_5
643
7_6
595
7_4
617
C
II
130
3_4
628
9_4
457
8_9
419
3_8
445
e l o
n 1.85
III
Habitantes 27600
CVD
g 1.5
Suma
IV
Suma 9_4
457
7_4
617
10_7
539
10_9
335
Suma
At habitaci贸n sin verdes ni comercial (m2)
At (m2)
At verde y comercial (m2)
70226
13289
56937
5.69
13.88
59233
3838
55395
5.54
13.50
21492
500
20992
2.10
5.12
85362
7382
77980
7.80
19.01
104661
8054
96607
9.66
23.55
85362
7382
77980
7.80
19.01
75625
19532
56093
5.61
13.67
130005
42088
87917
8.79
21.43
103037
31714
71323
7.13
17.38
104661
8054
96607
9.66
23.55
117598
35452
82146
8.21
20.02
33622
6636
26986
2.70
6.58
42971
13928
29043
2.90
7.08
117598
35452
82146
8.21
20.02
103037
31714
71323
7.13
17.38
59251
14522
44729
4.47
10.90
42317
8146
34171
3.42
8.33
At (ha)
Qp (lps)
m o c . l a
Balance de Flujo
Circuito Dot (lps/ha) 0.8
I
II
Balance de Flujo
Tramo
L (m)
At verde (m2)
3_1
516
10491
1.05
At (ha)
1_2
481
3838
0.38
2_5
233
500
0.05
4_5
378
4544
0.45
3_4
628
2260
0.23
g
IV
4_5
378
4544
0.45
6_5
643
19532
1.95
7_6
595
29072
2.91
7_4
617
29343
2.93
Dot (lps/ha)
0.28
1.5
3_4
628
2260
0.23
9_4
457
34338
3.43
8_9
419
6636
0.66
3_8
445
13928
1.39
Suma 9_4
457
34338
3.43
7_4
617
29343
2.93
10_7
539
14522
1.45
10_9
335
8146
0.81
Tramo
L (m)
3_1
516
2798
0.28
Qp (lps) 0.42
1_2
481
0
0.00
0.00
0.04
2_5
233
0
0.00
0.00
0.33
4_5
378
2838
0.28
0.43
3_4
628
5794
0.58
0.87
2838
0.28
0.43
0.16
Suma
0.33
4_5
378
1.41
6_5
643
0
0.00
0.00
2.10
7_6
595
13016
1.30
1.95
2.12
7_4
617
2371
0.24
0.36
0.87
II
Suma
Suma
Circuito
0.84
I
Suma
e l o III
Qp (lps)
At comercial (m2) At (ha)
Suma
0.16
3_4
628
5794
0.58
2.48
9_4
457
1114
0.11
0.17
0.48
8_9
419
0
0.00
0.00
3_8
445
0
0.00
0.00
9_4
457
1114
0.11
0.17
2.12
7_4
617
2371
0.24
0.36
1.05
10_7
539
0
0.00
0.00
0.59
10_9
335
0
0.00
0.00
1.01
III
2.48
IV
Suma
Suma
Circuito
I
II
Qa (lps)
Signo
Qa con signo (lps)
V (m/s)
A (m2)
D (plg)
D com (plg)
A (m2)
V (m/s)
S
3_1
15.14
28.92
1
28.92
1.1
0.03
7.20
8
0.03
0.89
0.0043
1_2
13.78
18.93
1
18.93
1.1
0.02
5.83
6
0.02
1.04
0.0080
2_5
5.15
5.15
1
5.15
1.1
0.00
3.04
6
0.02
0.28
0.0007
4_5
19.76
19.76
-1
-19.76
1.1
0.02
5.96
6
0.02
1.08
0.0086
3_4
24.58
31.16
-1
-31.16
1.1
0.03
7.48
8
0.03
0.96
0.0049
4_5
19.76
19.76
-1
-19.76
1.1
0.02
5.96
6
0.02
1.08
0.0086
6_5
15.08
15.08
-1
-15.08
1.1
0.01
5.20
6
0.02
0.83
0.0052
7_6
25.48
40.56
1
40.56
1.1
0.04
8.53
10
0.05
0.80
0.0027
7_4
19.86
26.44
1
26.44
1.1
0.02
6.89
8
0.03
0.82
0.0037
3_4
24.58
31.16
1
31.16
1.1
0.03
7.48
8
0.03
0.96
0.0049
9_4
22.67
29.25
Suma
Suma
e l o
8_9 3_8 III
Suma 9_4 7_4 10_7 10_9
IV
m o c . l a
Tramo
Qp areas verde, comercial y habitacional (lps)
Suma
g
7.06
21.68
8.09
29.77
22.67
29.25
19.86
26.44
11.95
78.95
8.92
23.54
1
29.25
1.1
0.03
7.25
8
0.03
0.90
0.0044
-1
-21.68
1.1
0.02
6.24
8
0.03
0.67
0.0025
-1
-29.77
1.1
0.03
7.31
8
0.03
0.92
0.0045
1
29.25
1.1
0.03
7.25
8
0.03
0.90
0.0044
1
26.44
1.1
0.02
6.89
8
0.03
0.82
0.0037
-1
-78.95
1.1
0.07
11.90
12
0.07
1.08
0.0038
1
23.54
1.1
0.02
6.50
8
0.03
0.73
0.0029
Circuito
I
II
III
hf (m)
hf (m)
hf/Qa (m/lps)
Delta Q (m3/s)
3_1
2.22
2.22
0.08
0.13
1_2
3.84
3.84
0.20
2_5
0.17
0.17
0.03
4_5
3.27
-3.27
0.17
3_4
3.11
-3.11
0.10
Suma
-0.14
0.58
4_5
3.27
-3.27
0.17
6_5
3.37
-3.37
0.22
7_6
1.62
1.62
0.04
7_4
2.25
2.25
0.09
-2.76
0.51
3.11
0.10
2.01
0.07
Suma 3_4
3.11
9_4
2.01
2.91
-3.86
e l o
8_9
1.06
-1.06
0.05
3_8
2.02
-2.02
0.07
2.04
0.29
2.01
2.01
0.07
Suma 9_4
IV
m o c . l a
Tramo
7_4
2.25
2.25
0.09
10_7
2.07
-2.07
0.03
10_9
0.99
0.99
0.04
3.18
0.22
Suma
g
-7.74
m o c . l a
Se reitera hasta obtener DeltaQ<(0.002) Circuito
I
II
S
hf (m)
hf (m)
hf/Qa (m/lps)
0.90
0.0043
2.24
2.24
0.08
19.06
1.05
0.0081
3.89
3.89
0.20
5.28
0.29
0.0008
0.18
0.18
0.03
4_5
19.63
1.08
0.0085
3.23
-3.23
0.16
3_4
31.03
0.96
0.0049
3.08
-3.08
0.10
0.00
0.58
0.14
Tramo
Qa corr (m3/s)
V corr (m/s)
3_1
29.05
1_2 2_5
Suma 4_5
16.85
0.92
0.0064
2.43
-2.43
6_5
12.17
0.67
0.0035
2.27
-2.27
0.19
7_6
43.47
0.86
0.0031
1.84
1.84
0.04
7_4
29.35
0.91
0.0044
2.73
2.73
0.09
-0.13
0.47
Suma 3_4
27.30
0.84
0.0039
2.43
2.43
0.09
9_4
25.39
0.78
0.0034
1.55
1.55
0.06
e l o
8_9 3_8 III
Suma 9_4 7_4 10_7 10_9
IV
Suma
g
25.54
0.79
0.0034
1.43
-1.43
0.06
33.63
1.04
0.0057
2.54
-2.54
0.08
0.01
0.28
21.51
0.66
0.0025
1.14
1.14
0.05
18.70
0.58
0.0019
1.19
1.19
0.06
86.69
1.19
0.0046
2.46
-2.46
0.03
15.80
0.49
0.0014
0.47
0.47
0.03
0.33
0.17
Delta Q (m3/s)
0.00
0.15
-0.02
-1.03
Circuito
I
II
III
hf (m)
hf (m)
hf/Qa (m/lps)
0.90
0.0043
2.24
2.24
0.08
1.05
0.0081
3.89
3.89
0.20
Qa corr (m3/s)
V corr (m/s)
3_1
29.05
1_2
19.06
2_5
5.28
0.29
0.0008
0.18
0.18
0.03
4_5
19.63
1.08
0.0085
3.23
-3.23
0.16
3_4
31.03
0.96
0.0049
3.08
-3.08
0.10
0.00
0.58
Suma 4_5
16.71
0.92
0.0063
2.39
-2.39
0.14
6_5
12.03
0.66
0.0034
2.22
-2.22
0.18
7_6
43.61
0.86
0.0031
1.85
1.85
0.04
7_4
29.49
0.91
0.0045
2.76
2.76
0.09
0.00
0.46
Suma 3_4
27.28
0.84
0.0039
2.43
2.43
0.09
9_4
25.37
0.78
0.0034
1.55
1.55
0.06
8_9
25.56
0.79
0.0034
1.44
-1.44
0.06
3_8
33.65
1.04
0.0057
2.54
-2.54
0.08
0.00
0.28
1.04
0.05
e l o
Suma 9_4 7_4 10_7 10_9
IV
m o c . l a S
Tramo
Suma
g
20.48
0.63
0.0023
1.04
17.67
0.55
0.0017
1.07
1.07
0.06
87.72
1.20
0.0047
2.52
-2.52
0.03
14.77
0.46
0.0012
0.42
0.42
0.03
0.01
0.17
Delta Q (m3/s)
0.00
0.00
0.00
-0.02
Circuito
I
II
III
hf (m)
hf (m)
hf/Qa (m/lps)
0.90
0.0043
2.24
2.24
0.08
1.05
0.0081
3.89
3.89
0.20
5.28
0.29
0.0008
0.18
0.18
0.03
4_5
19.63
1.08
0.0085
3.23
-3.23
0.16
3_4
31.03
0.96
0.0049
3.08
-3.08
0.10
0.00
0.58
4_5
16.71
0.92
0.0063
2.39
-2.39
0.14
6_5
12.03
0.66
0.0034
2.22
-2.22
0.18
7_6
43.61
0.86
0.0031
1.85
1.85
0.04
7_4
29.49
0.91
0.0045
2.76
2.76
0.09
0.00
0.46
Qa corr (m3/s)
V corr (m/s)
3_1
29.05
1_2
19.06
2_5
Suma
Suma 3_4
27.28
0.84
0.0039
2.43
2.43
0.09
9_4
25.37
0.78
0.0034
1.55
1.55
0.06
8_9
25.56
0.79
0.0034
1.44
-1.44
0.06
3_8
33.65
1.04
0.0057
2.54
-2.54
0.08
0.00
0.28
20.46
0.63
0.0023
1.04
1.04
0.05
17.65
0.54
0.0017
1.07
1.07
0.06
87.74
1.20
0.0047
2.52
-2.52
0.03
14.75
0.46
0.0012
0.41
0.41
0.03
0.00
0.17
e l o
Suma 9_4 7_4 10_7 10_9
IV
m o c . l a S
Tramo
Suma
g
Delta Q (m3/s)
0.00
0.00
0.00
0.00
g
e l o
m o c . l a
g
e l o
m o c . l a
g
e l o
m o c . l a