Sistema_de_agua_potable_en_watercad_v8.1-1.docx

PREGUNTA N°1

PRACTICA CALIFICADA N°03

a) INDICAR LOS PARÁMETROS DE DISEÑO CONSIDERADOS Sobre las bases de las regulaciones del RNE aplicadas a la red de tubería: La figura muestra la red de tubería de un centro poblado ubicado fuera de Lima Metropolitana con clima conocido y que tiene una población futura de P habitantes según el cuadro adjunto: Mi código universitario es 20111090B, por lo tanto le corresponde los siguientes datos:

RED DE TUBERÍA

R

Considerando que la distancia entre el reservorio y el nudo 1 es la misma que el nudo 1 y nudo, se realizara el proceso de diseño.

Hay que tener en cuenta los siguientes valores, que fueron cambiados de una tabla anterior.

Apellido Paterno: NINA Apellido paterno

Fe de erratas de la longitud de los colectores tuberías dice Debe decir 2,9 y 16 80 90

NINA

Parámetros de diseño proporcionados:

CONSUMO MAXIMO HORARIO Tabla 1. DOTACION RESPECTO AL CLIMA Y POBLACION

Se escoge una dotación de 150 l/h/d. Luego para calcular Qm usamos la siguiente expresión:

De la expresión anterior se obtiene Qm= 41.84 l/s Población que no cuenta con servicio contra-incendio Qmd= k1*Qm(k1= 1.5) Qmd= 62.76 Qmh=K2*Qm, (k2=1.8); poblaciones mayors a 10,000 Qmh= 75.31 l/s. (Caudal de diseño) DATOS DE LA TUBERIA

Se optó por utilizar tuberías de concreto con las siguientes consideraciones: MATERIAL DIAMETRO MINIMO DIAMETRO MAXIMO

C= 150 102 mm 500 mm

VELOCIDAD DEL FLUJO

Los valores de velocidad para las tuberías de concreto que vamos a utilizar: Velocidad mínima = 0.60 m/s Velocidad máxima 3.00 m/s Tabla 4. VALORES DE VELOCIDAD MINIMA SEGÚN MATERIAL

Tabla 5. VALORES DE VELOCIDAD MAXIMA SEGÚN MATERIAL

c)Ubicación del Tanque de Almacenamiento Ubicación Tentativa = Cota Máxima + Presión mínima + hf (5-10 m) de servicio Cota de Reservorio = 13 + 15 + 5 =33 m. DIMENSIONAMIENTO DEL RESERVORIO Vol Almacenado = Vregulación + Vincendio + Vemergencia Vol Almacenado = 0.25*(Qm) + 100 m3 + 0.07*( Qmd) Valmacenamiento = 1383.32 m3 Estimando: Vreservorio = 1400 m3

6 m.

18 m.

𝑫 = 𝟐𝒉 𝒂 𝟒𝒉 = 𝟑𝒉 𝝅. (𝟑𝒉)𝟐 𝑽= . 𝒉 = 𝟏𝟒𝟎𝟎 𝒎𝟑 𝟒 𝑹𝒆𝒔𝒐𝒍𝒗𝒊𝒆𝒏𝒅𝒐: 𝒉 = 𝟓. 𝟖𝟑𝒎 ≡ 𝟔 𝒎

b) DESARROLLANDO EL PROCEDIMIENTO DE SOLUCIÓN EMPLEANDO EL PROGRAMA INFORMÁTICO (WATER CAD V8i)

Areatotal(m2)= Qdiseño= Qunitario=

143265.361 75.31 0.000525668

Usando el método de áreas tributarias se pudo realizar el hallazgo de caudales emergentes en cada nudo.

Áreas tributarias (Intersección de mediatrices)

Nudo 1 2 3 4 5

Área tributaria(Autocad) 8784.11 7457.348 9674.259 5755.709 5763.02

Caudal de influencia(L/s) 4.62 3.92 5.09 3.03 3.03

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

13016.344 8173.665 7035.357 7565.25 10081.222 16486.235 11447.992 12475.353 10998.268 8551.228

6.84 4.30 3.70 3.98 5.30 8.67 6.02 6.56 5.78 4.50

En este caso se optó por utilizar el programa WaterCAD v8i. A continuación se presenta el modelamiento realizado en el programa en mención:

Luego del pre dimensionamiento seguiremos por método tradicional de diseño para optimizar el dimensionamiento de la red de tuberías:

Cota del reservorio:

33 m.

COSTO POR METRO DE TUBERÍA Diámetro (mm) 102 150 200 250 300 350 400 500

Tubería 1-2 2-3 3-4 4-5 2-6 3-7 4-8 5-9 6-7 7-8 8-9

S/. / m 100 200 300 400 500 600 700 800

Diámetro(mm) 200 300 150 102 102 300 102 102 150 102 102

C(Chezy)

Caudal(L/s) Velocidad(m/s) 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150

70.72 59.41 19.05 7.64 7.39 35.27 8.38 4.61 9.74 8.91 5.81

2.25 0.84 1.08 0.93 0.9 0.5 1.03 0.56 0.55 1.09 0.71

Perdida de carga

Longitud(m) 0.019 0.002 0.007 0.008 0.008 0.001 0.01 0.003 0.002 0.011 0.005

60 90 110 100 50 50 50 50 90 110 100

6-10 7-11 8-12 9-13 10-11 11-12 12-13 12-14 13-14 14-15 R-1

102 102 102 102 102 150 102 102 102 102 200

Nudo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Elevation (m) 13.1 12.6 12 11.25 10.5 12.1 11.5 10.75 9.9 11.25 10.7 9.6 8.75 8.7 8

150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150

10.28 12.33 7.79 6.43 4.98 8.64 4.15 6.25 4.03 4.5 75.34

Caudal (L/s) 4.62 3.92 5.09 3.03 3.03 6.84 4.3 3.7 3.98 5.3 8.67 6.02 6.56 5.78 4.5

1.26 1.51 0.95 0.79 0.61 0.49 0.51 0.77 0.49 0.55 2.4

0.014 0.02 0.008 0.006 0.004 0.002 0.003 0.006 0.002 0.003 0.021

Presión (m H2O) 18.6 17.98 18.41 18.42 18.37 18.1 18.87 18.44 18.81 17.69 17.91 18.84 19.43 19.19 19.64

PREGUNTA N°2 La figura muestra el sistema de abastecimiento de agua de una localidad y la curva de funcionamiento de la bomba disponible para instalar:

90 90 90 90 90 110 100 100 120 80 60

DATOS:  GRUPO 2(N-Z) DEMANDA DE CAUDAL (L/S) Q1 6 Q2 17 Q3 18 Q4 10  CODIGO: 20111090B ELEVACIÓN(m) R1 96 R2 81 ZB 74 1 67 2 61 3 64 4 63 Apellido: NINA

TUBERÍA

LONGITUD(m)

DIAMETRO(Plg)

C(p.5/s)

1 2 3 4 5 6 7 8

500 1500 1400 1600 900 1800 890 10

16 20 10 18 16 20 24 24

150 150 150 150 150 150 150 150

DESARROLLANDO EL PROCEDIMIENTO DE SOLUCIÓN EMPLEANDO EL PROGRAMA INFORMÁTICO (WATER CAD V8i) INGRESO DE DATOS:  Drawning: schematic  Units: SI  Presion: m h2O  Method Friction: Hazen-Williams  Calculation Type: Hydraulics only

ECUACIÓN DE FABRICANTE (Hm vs Q) junto a la línea de EFICIENCIA (%) Vs Caudal (L/s)

En la presente corrida se obtuvo un warning, afirmando que la altura de cabeza de la comba excedia el punto máximo de operación asumido anteriormente con H=49 y Q= 75 ; por lo tanto se accedió a la colocación del punto que se muestra ingresado como ( H= 5m y Q=90) y finalmente desapareció el warning logrando la validación y compilación de la red de distribución.

a) Determine los caudales y el punto de operación para el sistema indicado: Flujo del sistema(L/s) 0 9.13 18.27 27.4 36.53 45.67 54.8 63.93 73.07 82.2 91.33 Flujo de la bomba(L/s) 91.33 88.48 85.4 82.03 78.31 74.13 69.32 63.57 56.26 45.67 0

Hm(sistema) 14.81 14.87 14.93 14.97 15.01 15.04 15.07 15.11 15.16 15.23 15.31 Hm(bomba1) 0 10.5 21 31.5 42 52.5 63 73.5 84 94.5 105

120 100

Punto de Operación:

80

Hm= 15.27 m sistema

60

Q= 87.11 L/s

bomba1 40 20 0 0

20

40

60

80

100

b) Si se desea suministrar agua al reservorio R1, cual es la configuración adoptada en la estación de bombeo, indicando el punto de operación, los caudales que circulan por cada tubería y presión en los nudos. RESULTADOS SEGÚN EL WATERCAD V8i: Tubería P-1 P-2 P-3 P-4 P-5 P-6 P-7 P-8

Inicio R-1 1 1 3 4 4 4 PMP-1 NUDO J-1 J-2 J-3 J-4

FINAL

DÍametro (in)

1 2 3 4 2 1 PMP-1 R-2

16 20 10 18 16 20 24 24

Elevacion (m) 67 61 64 63

Material

C

PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC

150 150 150 150 150 150 150 150

Demanda(L/s) 6 17 18 10

Caudal Velocidad Perdida de Longitud (m) (L/s) (m/s) carga (m/m) 36.11 0.28 0.00017 500 7.61 0.04 0.000003 1,500 3.02 0.06 0.000017 1,400 21.02 0.13 0.000035 1,600 24.61 0.19 0.000084 900 31.48 0.16 0.000045 1,800 87.11 0.3 0.000121 890 87.11 0.3 0.000121 10

Gradiente Presión (m hidraulico (m) H2O) 96.09 96.09 96.11 96.17

29 35 32 33

BOMBA

ELEVACIÓN(m)

Pump Definition

Gradiente Hidraulico(Succión)

PMP-1

74

bomba1

81

c)

SUPERFICIE DE PRESIÓN

Gradiente Hidraulico (Impulsion) 96.27

CAUDAL(Total) (L/s) 87.11

Altura Dínamica total (m) 15.27