DISEÑO DE LINEA DE CONDUCCION _EMSA.xls

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EMSA PUNO S.A. MEMORIA DE CALCULO

CALCULO Y DIMENSIONAMIENTO DE LINEA DE CONDUCCIONPROYECTO: “SISTEMA DE IMPULSION R04 - CAMARA DE CARGA A R01 Y R03"

MEMORIA DE CALCULOCALCULO Y DIMENSIONAMIENTO DE LINEA DE CONDUCCION

PROYECTO: “SISTEMA DE IMPULSION R04 - CAMARA DE CARGA A R01 Y R03"

UBICACIÓN:LUGAR DISTRITO PROVINCIA DEPARTAMENTO PROYECTISTA: G.C.A.PUNO PUNO PUNO PUNO FECHA: Thursday, 20 de April del 2023

DETALLE:

DATOS INICIALES

DOTACION COEFICIENTES DE DEMANDA TUBERIA DE DISEÑOPOBLACION DE DISEÑO PERIODO DE DISEÑO DEMANDA DIARIA 1.50

341.00 Hab. 30 Años. DEMANDA HORARIA 2.50

POBLACION A UTILIZAR FRIO CLIMA % DE PERDIDAS EN LA RED 15.00 %1 TEMPLAD 1 2 '' 1 1

TIPO DE TUBERIA A UTILIZAR

DOTACION A UTILIZAR: 120 Lts./Hab./Día 17 PRESION REQUERIDA

2 DOTACION ADOPTADA: 90 Lts./Hab./Día Tubería establecida por Hazen y Williams (adicional) 1

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

DESCRIPCION PUNTO

001 4,210.00 m.s.n.m. 0.00 m 00 Km + 0.00 m### 0.00 m002 4,200.00 m.s.n.m. 10.00 m 00 Km + 10.00 m### 14.14 m003 4,180.00 m.s.n.m. 10.00 m 00 Km + 20.00 m### 22.36 m004 4,175.72 m.s.n.m. 140.00 m 00 Km + 160.00 m### 140.07 m005 4,157.72 m.s.n.m. 159.50 m 00 Km + 319.50 m### 160.51 m006 4,154.15 m.s.n.m. 125.67 m 00 Km + 445.17 m### 125.72 m007 4,162.10 m.s.n.m. 54.83 m 00 Km + 500.00 m### 55.40 m008 4,168.51 m.s.n.m. 234.87 m 00 Km + 734.87 m### 234.96 m009 4,155.20 m.s.n.m. 215.94 m 00 Km + 950.81 m### 216.35 m010 4,116.32 m.s.n.m. 169.19 m 01 Km + 120.00 m### 173.60 m011 4,108.83 m.s.n.m. 198.61 m 01 Km + 318.61 m### 198.75 m012 4,060.55 m.s.n.m. 178.22 m 01 Km + 496.83 m### 184.64 m013 3,994.77 m.s.n.m. 669.68 m 02 Km + 166.51 m### 672.90 m

"K1"= Recomiendo utilizar tubería de Ø 1 1/3''

Nº de tub. @ utilizar en

la línea"K2"=

El diseño de la red, está ubicado en un Clima Frío, en el cual se emplazará 01 línea de conducción, según los cálculos establecidos, el sistema funciona por GRAVEDAD, ya que la Presión Relativa es Positiva.

COTAS- NIVEL DINAMICO -

(m.s.n.m.)

DISTANCIA HORIZONTAL

(metros)

DISTANCIA HORIZ. ACUMULADA

(Km + m)

LONGITUD DE TUBERIA(metros)

Cálculo de la Línea de Conducción.

Q19

Vitulas: VALORES ENTRE 1.2-1.5 SE RECOMIENDA USAR 1.30

Q20

Vitulas: VALOR AUTOMATICO PARA POBL. DE 2,000-10,000 Hab. 2.5 PARA POBL. MAYORES A 10,000 Hab. 1.8

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014 3,892.17 m.s.n.m. 1,633.49 m 03 Km + 800.00 m### 1,636.71 m015 3,875.08 m.s.n.m. 1,906.83 m 05 Km + 706.83 m### 1,906.91 m016 3,868.13 m.s.n.m. 3,513.17 m 09 Km + 220.00 m### 3,513.18 m017 3,855.50 m.s.n.m. 174.01 m 09 Km + 394.01 m### 174.47 m018 3,855.26 m.s.n.m. 385.99 m 09 Km + 780.00 m### 385.99 m019 3,840.19 m.s.n.m. 440.00 m 10 Km + 220.00 m### 440.26 m020 3,830.82 m.s.n.m. 560.00 m 10 Km + 780.00 m### 560.08 m021 3,825.08 m.s.n.m. 4,040.00 m 14 Km + 820.00 m### 4,040.00 m022 3,827.77 m.s.n.m. 700.00 m 15 Km + 520.00 m### 700.01 m023 3,824.40 m.s.n.m. 1,300.00 m 16 Km + 820.00 m### 1,300.00 m024 3,827.35 m.s.n.m. 1,140.00 m 17 Km + 960.00 m### 1,140.00 m025 3,863.69 m.s.n.m. 440.00 m 18 Km + 400.00 m### 441.50 m026 3,860.92 m.s.n.m. 285.64 m 18 Km + 685.64 m### 285.65 m027 3,878.38 m.s.n.m. 356.02 m 19 Km + 041.66 m### 356.45 m028 3,882.03 m.s.n.m. 483.11 m 19 Km + 524.77 m### 483.12 m

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LONGITUD TOTAL REAL DE TUBERIA : 19 Km + 563.74 m

DEL TRAZADO:

a. Evitar pendientes mayores del 30% para evitar velocidades excesivas.

Para la ejecución del trazado de la Línea de Conducción del Proyecto: “SISTEMA DE IMPULSION R04 - CAMARA DE CARGA A R01 Y R03", se supone que se han tomado en cuenta, aspectos de criterio para su funcionalidad, los cuales paso a presentar:

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

d.

e.

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

h.

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

( LONG. DE TUBERÍA = 19,563.74 m. )

MAX 4210 ###

MIN 3824.4 39

DIST. 0.781 19524.77

COTA 4210 ###

x y X Y

-0.3905 4219.6 19 3891.7

-0.3905 4190.7 19 3862.8

0.390495 4190.7 20 3862.8

0.390495 4219.6 20 3891.7

-0.3905 4210 19 3882

0.390495 4210 20 3882

PROCEDIMIENTO DE CALCULO

I. POBLACION

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

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

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.

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.

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:

-5.0

0

0.00

5.00

10.0

0

15.0

0

20.0

0

25.0

0

3600

3700

3800

3900

4000

4100

4200

4300

4210420041804175.7154157.7194154.1524162.1014168.509

4155.196

4116.324108.833

4060.55

3994.773

3892.173875.075 3868.126

3855.4993855.2563840.185

3830.821 3825.083827.765 3824.4 3827.346

3863.6943860.9233878.3793882.033

4108.833

4162.101

ESQUEMA DEL PROYECTO

Kilómetros.

m.s

.n.m

.

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II. DOTACION

POBLACIONCLIMA

FRIO TEMPLADOde 2,000 Hab. a 10,000 Hab. 120 Lts./Hab./Día 120 Lts./Hab./Día

de 10,000 Hab. a 50,000 Hab. 150 Lts./Hab./Día 150 Lts./Hab./DíaMás de 50,000 Hab. 200 Lts./Hab./Día 200 Lts./Hab./Día

Datos :

Población :

Por tanto, según los datos iniciales, tenemos:

- Dotación A Utilizar : 120 Lts./Hab./Día- Dotación Adoptada Según Criterio : 90 Lts./Hab./Día

III. VARIACIONES DE CONSUMO

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: “SISTEMA DE IMPULSION R04 - CAMARA DE CARGA A R01 Y R03", se tiene una población de diseño establecido de 341.00 Habitantes, el cual esta establecido para un Período de Diseño de 30.00 Años, a partir de la fecha en la cual se establecerá el funcionamiento del sistema

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: “SISTEMA DE IMPULSION R04 - CAMARA DE CARGA A R01 Y R03", 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:

De acuerdo a las consideraciones iniciales del proyecto, se ha considerado una Población de Diseño de 341.00 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.

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:

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 (QP), establecido por:

QP=(Dotación )×(Población )86 ,400

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0.355 Lts./Seg.Considerando una Dotación de 90.00 Litros/Habitante/Día, y una Población de 341.00 Habitantes, tenemos:

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

QP=(Dotación )×(Población )86 ,400

QP=

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a) MAXIMO ANUAL DE LA DEMANDA DIARIA:

Teniendo en cuenta que los valores de ''K1'' estan entre 1.20 y 1.50, asumiremos el valor de : 1.50

Por tanto tenemos: 0.533 Lts./Seg.

b) MAXIMO ANUAL DE LA DEMANDA HORARIA:


c) GASTO MAXIMO MAXIMORUM:

Se refiere al gasto máximo horario del día de máximo consumo, para esto tenemos ''K1 = 1.50'', y ''K2 = 2.50''.



IV. CALCULO DE LA LINEA DE CONDUCCION

1. TEORIA ESTABLECIDA POR: HAZEM y WILLIAMS

a) CALCULO DE LA TUBERIA

Donde:C : Coeficiente de Hazen y WilliamsD :

::

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

Según las consideraciones asumidas para el diseño, tenemos que considerar una pérdida de 15.00 %, 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.

Para tener un mejor control de los cálculos a realizar, utilizaremos tres métodos para el cálculo de las tuberías, métodos establecidos por HAZEN y WILLIAMS, DARCY y MANNING, desarrollos que se presentan a continuación:

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:

Diámetro de la tubería (Pulgadas)

hf Pérdida de carga unitaria - pendiente (m/Km)QCONDUCCION Caudal de conducción (Lts./Seg.)

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:

QMAX . DIARIO=

QMAX . HORARIO=

QMAX . MAX .=

QCONDUCCION=

(√Pie Seg .)

QCONDUCCION=QMAX . DIA+%PERDIDAS

NºTUBERIAS A UTILIZAR

QMAX . DIARIO=QP×K1

QMAX . HORARIO=QP×K2

QMAX . MAX .=QP×K1×K2

Q=0.0004264 (C ) (D2 .63 ) (h f 0.54 )

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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.

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TABLA Nº 01

TIPO DE TUBERIA C

1 Tub. de: Acero sin costura 120

2 Tub. de: Acero soldado en espiral 100

3 Tub. de: Cobre sin costura 150

4 Tub. de: Concreto 110

5 Tub. de: Fibra de vidrio 150

6 Tub. de: Hierro fundido 100

7 Tub. de: Hierro fundido con revestimiento 140

8 Tub. de: Hierro galvanizado 100

9 Tub. de: Polietileno, Asbesto Cemento 140

10 Tub. de: Poli(cloruro de vinilo)(PVC) 150

11 Tuberías rectas muy lisas 140

12 Tuberías de fundición lisas y nuevas 130

13 Tuberías de fundición usadas y de acero roblonado nuevas 110

14 Tuberías de alcantarillado vitrificadas 110

15 Tuberías de fundición con algunos años de servicio 100

16 Tuberías de fundición en malas condiciones 080

17 Tuberías de plástico 150

1.32 Pulgadas ~ 1 1/3'' 2 ''

b. CALCULOS HIDRAULICOS

La carga disponible en el sistema, esta dado por: 327.97 m

COEFICIENTES DE FRICCIÓN "C" EN LA FÓRMULA DEHAZEN Y WILLIAMS

ESTA

BLEC

IDO

DE

ACUE

RDO

AL

REG

LAM

ENTO

NA

CIO

NAL

DE E

DIFI

CACI

ONE

SES

TABL

ECID

O D

E AC

UERD

O A

LA

TEO

RIA

DE H

AZEN

Y W

ILLI

AMS

(Coe

ficie

ntes

Adi

ciona

les)

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 0.61 Lts./Seg., y una pérdida de carga unitaria de 16.76 m/Km., además, la tubería a utilizar en el tramo proyectado, de acuerdo a lo asignado es ''TUBERÍAS DE PLÁSTICO'', 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:

D = Diámetro de Tubería Asumido: DA =

Remplazando el valor de diametro asumido (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 1.84 Lts./Seg., y lo requerido es de 0.61 Lts./Seg., por lo cual, ''EL SISTEMA ES ADECUADO'' para su funcionamiento.

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:

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 4,210.00 m.s.n.m., y una cota de llegada de 4,162.10 m.s.n.m.

ΔH=(Cota Sde Salida )− (Cota Lde Llegada )=

(√Pie Seg .)

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La pérdida de carga unitaria, o también conocido como la pendiente, esta dada por: 16.76 m/Km

La pérdida de carga en el tramo, esta dada por: 43.83 m

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

:V :

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

Cálculo de la Presión Residual, la cual se tiene en la tubería, esta dado por: 284.13 mPRESION RESIDUAL POSITIVA ( + )

TABLA Nº 02

PRESIONES REQUERIDAS PARA EL FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA

PRESION REQUERIDA DESCRIPCION

PRES. MINIMA

PRESION MINIMA

PRES. MAXIMA

PRESION MAXIMA

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

ESION RESIDUAL > PRESION MINIMA REQUERIDA

Se tiene que tener en cuenta que, el tramo del proyecto tiene una longitud horizontal de 00 Km + 500.00 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 19 Km + 563.74 m (L = 19,563.74m.)

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

P/g Altura de carga de presión “P es la presión y g el peso especifico del fluido” (m)Velocidad media del punto considerado (m/Seg.)

Hf

Si V1 = V2 y como el punto inicial esta a presión atmosférica, o sea P1 = 0. Entonces:

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 “SISTEMA DE IMPULSION R04 - CAMARA DE CARGA A R01 Y R03" es adecuada para funcionar adecuadamente.

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 ( + ).

El Sistema, debe de funcionar adecuadamente, teniendo en consideración que, en su punto de salida (final del tramo proyectado), tenga una presión MINIMA establecida (en este caso 5.00 m).

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

h f=ΔHL

=

H f= h fφ comercial⏟

HAZEN Y WILLIAMS

×L

P=ΔH−H fP=

Z1+P1

γ+V

12

2g=Z2+

P2

γ+V

22

2 g+H f

P2

γ=Z1−Z2−H f

H f=

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284.13 m > 5.00 m

x y

0 4210

19.52 4210

0 4210

9.76 4,188.08

0 4210

19.52 4166.17

19.52 4210

19.52 4166.17

19.52 3882.03

0 421019.525 3882.03

c. ANALISIS DE LA LINEA DE CONDUCCION

CAUDAL VELOCIDAD REAL

(Km + m) (m.s.n.m.) (m) (m/Km) (Pulg.) (Pulg.) (m/Seg.) (m/Seg.) (m) (m.s.n.m.)

00 Km + 0.00 m 4,210.00 0.00 4,210.00000 Km + 10.00 m 4,200.00 14.14 0.001 707.107 5/8'' 2 '' 3.185 m/Seg. 0.302 m/Seg. 0.032 4,209.96800 Km + 20.00 m 4,180.00 22.36 0.001 894.427 3/5'' 2 '' 3.506 m/Seg. 0.302 m/Seg. 0.050 4,209.91800 Km + 160.00 m 4,175.72 140.07 0.001 30.593 1 1/6'' 2 '' 0.886 m/Seg. 0.302 m/Seg. 0.314 4,209.60400 Km + 319.50 m 4,157.72 160.51 0.001 112.116 8/9'' 2 '' 1.504 m/Seg. 0.302 m/Seg. 0.360 4,209.24300 Km + 445.17 m 4,154.15 125.72 0.001 28.372 1 1/5'' 2 '' 0.859 m/Seg. 0.302 m/Seg. 0.282 4,208.96100 Km + 500.00 m 4,162.10 55.40 0.001 -143.475 6/7'' 2 '' 1.663 m/Seg. 0.302 m/Seg. 0.124 4,208.83700 Km + 734.87 m 4,168.51 234.96 0.001 -27.273 1 1/5'' 2 '' 0.845 m/Seg. 0.302 m/Seg. 0.527 4,208.30900 Km + 950.81 m 4,155.20 216.35 0.001 61.535 1 '' 2 '' 1.178 m/Seg. 0.302 m/Seg. 0.486 4,207.82301 Km + 120.00 m 4,116.32 173.60 0.001 223.941 7/9'' 2 '' 1.994 m/Seg. 0.302 m/Seg. 0.390 4,207.43401 Km + 318.61 m 4,108.83 198.75 0.001 37.670 1 1/8'' 2 '' 0.964 m/Seg. 0.302 m/Seg. 0.446 4,206.98801 Km + 496.83 m 4,060.55 184.64 0.001 261.492 3/4'' 2 '' 2.124 m/Seg. 0.302 m/Seg. 0.415 4,206.57302 Km + 166.51 m 3,994.77 672.90 0.001 97.751 8/9'' 2 '' 1.422 m/Seg. 0.302 m/Seg. 1.511 4,205.06203 Km + 800.00 m 3,892.17 1,636.71 0.001 62.689 1 '' 2 '' 1.187 m/Seg. 0.302 m/Seg. 3.674 4,201.38805 Km + 706.83 m 3,875.08 1,906.91 0.001 8.965 1 1/2'' 2 '' 0.537 m/Seg. 0.302 m/Seg. 4.281 4,197.10709 Km + 220.00 m 3,868.13 3,513.18 0.001 1.978 2 '' 2 '' 0.290 m/Seg. 0.302 m/Seg. 7.887 4,189.220

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.

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 -

LONG. DE TUBERIA

PERDIDA DE CARGA UNITARIA

DIAMETROCALCULAD

O DIAMETRO ASUMIDO

VELOCIDAD CALCULADA

HfHASEN Y WILLIAMS

ALTURA PIESOMETR.

- COTA -

(m³/Seg.)

-5.0

0

0.00

5.00

10.0

0

15.0

0

20.0

0

25.0

0

3600

3700

3800

3900

4000

4100

4200

4300

2

22

24210

PERFIL DE LA LINEA DE CONDUCCION

IMP

ULS

ON

YAS... VITULAS




09 Km + 394.01 m 3,855.50 174.47 0.001 72.374 1 '' 2 '' 1.258 m/Seg. 0.302 m/Seg. 0.392 4,188.82809 Km + 780.00 m 3,855.26 385.99 0.001 0.630 2 4/7'' 2 '' 0.182 m/Seg. 0.302 m/Seg. 0.867 4,187.96210 Km + 220.00 m 3,840.19 440.26 0.001 34.232 1 1/7'' 2 '' 0.927 m/Seg. 0.302 m/Seg. 0.988 4,186.97310 Km + 780.00 m 3,830.82 560.08 0.001 16.719 1 1/3'' 2 '' 0.692 m/Seg. 0.302 m/Seg. 1.257 4,185.71614 Km + 820.00 m 3,825.08 4,040.00 0.001 1.421 2 1/5'' 2 '' 0.254 m/Seg. 0.302 m/Seg. 9.070 4,176.64615 Km + 520.00 m 3,827.77 700.01 0.001 -3.836 1 7/9'' 2 '' 0.380 m/Seg. 0.302 m/Seg. 1.571 4,175.07516 Km + 820.00 m 3,824.40 1,300.00 0.001 2.588 1 8/9'' 2 '' 0.324 m/Seg. 0.302 m/Seg. 2.918 4,172.15617 Km + 960.00 m 3,827.35 1,140.00 0.001 -2.584 1 8/9'' 2 '' 0.324 m/Seg. 0.302 m/Seg. 2.559 4,169.59718 Km + 400.00 m 3,863.69 441.50 0.001 -82.329 1 '' 2 '' 1.326 m/Seg. 0.302 m/Seg. 0.991 4,168.60618 Km + 685.64 m 3,860.92 285.65 0.001 9.701 1 1/2'' 2 '' 0.555 m/Seg. 0.302 m/Seg. 0.641 4,167.96519 Km + 041.66 m 3,878.38 356.45 0.001 -48.972 1 1/9'' 2 '' 1.073 m/Seg. 0.302 m/Seg. 0.800 4,167.16419 Km + 524.77 m 3,882.03 483.12 0.001 -7.563 1 5/9'' 2 '' 0.501 m/Seg. 0.302 m/Seg. 1.085 4,166.080

YAS... VITULAS




Pérdida de carga en el tramo: 43.920 m

PRESION minimo máximo

ESCALA 00 30 59 89 118 148 177 207 237 266 296 325 355

Presento a continuación el diagrama de presiones de la red:

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:

-5.0

0

0.00

5.00

10.0

0

15.0

0

20.0

0

25.0

0

3600

3700

3800

3900

4000

4100

4200

4300

4210

3882.033

222

DIAGRAMA DE PRESIONES - HAZEN Y WILLIAMS

DISTANCIA

ELE

VA

CIO

N

YAS... VITULAS




VI. CALCULO DE VELOCIDADES

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

Según la sección (c), La velocidad máxima admisible será:

Para otros materiales deberá justificarse la velocidad máxima admisible.

Donde:V :D :

Remplazando el valor de diametro asumido (2 ''), lo que equivale a 0.0508 metros, tenemos: 0.476 m/Seg.

Donde:

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:

En los tubos de concreto 3 m/Seg.En tubos de asbesto-cemento, acero y PVC 5 m/Seg.

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:

Velocidad del flujo (m/Seg.)Diámetro de la tubería (m)

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:

-5.0

0

0.00

5.00

10.0

0

15.0

0

20.0

0

25.0

0

3600

3700

3800

3900

4000

4100

4200

4300

4210

3882.033

222


DISTANCIA

ELE

VA

CIO

N

V=1. 50 (D+0 . 05 )12

Vm=4×QCONDUCCION

π×D2

V=

YAS... VITULAS




:D :

:

Remplazando el valor de diametro asumido (0.0508 m.), y un caudal de 0.001 m³/Seg., tenemos: 0.302 m/Seg.

VII. CLASE DE TUBERIA

0 4160

19.52 4160

0 4135

19.52477 4135

0 4110

19.52477 4110

0 4060

19.52477 4060

Las presiones establecidas para los diferentes tipos de tubería se basarán en el siguiente cuadro:

CLASE DE TUBERIACARGA ESTATICA (metros)

TUB. CLASE 5 50 m. 35 m.TUB. CLASE 7.5 75 m. 50 m.TUB. CLASE 10 100 m. 70 m.TUB. CLASE 15 150 m. 100 m.

Vm Velocidad media del agua a través de la tubería (m/Seg.)Diámetro de la tubería (m)

QCONDUCCION Caudal de Conducción (m³/Seg.)

Por lo tanto, según los resultados obtenemos que la velocidad ideal para una tubería de 2 '', es de 0.476 m/Seg., y la velocidad media de flujo es MENOR, con un valor de 0.302 m/Seg., lo que nos indica que la red tiene un DISEÑO INADECUADO, por tanto se deverá de ''MODIFICAR LA SECCION'' de tubería asumida.

Según lo establecido por la NORMA TECNICA, la velocidad media del flujo (0.302 m.Seg.), debe de ser MAYOR a 0.60 m/Seg., ya que la tubería a utilizar en el tramo proyectado, de acuerdo a lo asignado es de ''TUB. DE: POLI(CLORURO DE VINILO)(PVC)'', por tanto se tiene un DISEÑO INADECUADO, por lo que se deverá de ''MODIFICAR LA SECCION'' de tubería asumida.

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:

PRESION MAXIMA DE PRUEBA (metros)

PRESION MAXIMA DE TRABAJO (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.

1 2

1 21 21 22

21 2

DISTANCIA (Kilómetros)

ELE

VA

CIO

N (

metro

s)

Vm=

YAS... VITULAS




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.

YAS... VITULAS

“SISTEMA DE IMPULSION R04 - CAMARA DE CARGA A R01 Y R03"G.C.A.

Thursday, 20 de April del 2023

TUBERIA DE DISEÑO

PRESION REQUERIDA

5 m

0

0.01

0.02

0.16

0.3195

0.44517

0.5

0.73487

0.95081

1.12

1.31861

1.49683

2.16651

Nº de tub. @ utilizar en

la línea

El diseño de la red, está ubicado en un Clima Frío, en el cual se emplazará 01 línea de conducción, según los cálculos establecidos, el sistema funciona por GRAVEDAD, ya que la Presión Relativa es

Cálculo de la Línea de Conducción.

YAS... VITULAS



3.8

5.70683

9.22

9.39401

9.78

10.22

10.78

14.82

15.52

16.82

17.96

18.4

18.68564

19.04166

19.52477

19.52477

19.52477

19.52477

19.52477

19.52477

19.52477

19.52477

19.52477

19.52477

19.52477

19.52477

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19.52477

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19.52477

19.52477

19.52477

19.52477

19.52477

19.52477

19.52477

YAS... VITULAS



1.31861

1.31861

1.31861

1.31861

1.31861

1.31861

1.31861

1.31861

1.31861

1.31861

1.31861

1.31861

1.31861

1.31861

1.31861

1.31861

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

Evitar pendientes mayores del 30% para evitar velocidades excesivas.

Para la ejecución del trazado de la Línea de Conducción del Proyecto: “SISTEMA DE IMPULSION R04 - CAMARA DE CARGA A R01 Y

YAS... VITULAS



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

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

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

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

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

Utilizar zonas que sigan o mantengan distancias cortas a vías existentes o que por su topografía permita la creación de caminos

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

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

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:

-5.0

0

0.00

5.00

10.0

0

15.0

0

20.0

0

25.0

0

3600

3700

3800

3900

4000

4100

4200

4300

4210420041804175.7154157.7194154.1524162.1014168.509

4155.196

4116.324108.833

4060.55

3994.773

3892.173875.075 3868.126

3855.4993855.2563840.185

3830.821 3825.083827.765 3824.4 3827.346

3863.6943860.9233878.3793882.033

4108.833

4162.101

ESQUEMA DEL PROYECTO

Kilómetros.

m.s

.n.m

.

YAS... VITULAS



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

Según los datos iniciales de diseño, para el proyecto: “SISTEMA DE IMPULSION R04 - CAMARA DE CARGA A R01 Y R03", se tiene una población de diseño establecido de 341.00 Habitantes, el cual esta establecido para un Período de Diseño de 30.00 Años, a partir de la

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: “SISTEMA DE IMPULSION R04 - CAMARA DE CARGA A R01 Y R03", la dotación diaria por habitante, se ajustara a los climas en los

De acuerdo a las consideraciones iniciales del proyecto, se ha considerado una Población de Diseño de 341.00

La Población considerada según los datos iniciales establecidos en el cuadro, será de 2,000 Habitantes a 10,000

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

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.

YAS... VITULAS



Para los efectos de las variaciones de consumo, se considerará las siguientes relaciones, con respecto al Promedio Anual de la

YAS... VITULAS



Teniendo en cuenta que los valores de ''K1'' estan entre 1.20 y 1.50, asumiremos el valor de : 1.50

Se refiere al gasto máximo horario del día de máximo consumo, para esto tenemos ''K1 = 1.50'', y ''K2 = 2.50''.

0.613 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

Según las consideraciones asumidas para el diseño, tenemos que considerar una pérdida de 15.00 %, 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.

Para tener un mejor control de los cálculos a realizar, utilizaremos tres métodos para el cálculo de las tuberías, métodos establecidos

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

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

YAS... VITULAS



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

YAS... VITULAS



327.97 m

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 0.61 Lts./Seg., y una pérdida de carga unitaria de 16.76 m/Km., además, la tubería a utilizar en el tramo proyectado, de acuerdo a lo asignado es ''TUBERÍAS DE PLÁSTICO'', para el cual se tomará un Coeficiente de Fricción para la

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

Remplazando el valor de diametro asumido (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 1.84 Lts./Seg., y lo requerido es de 0.61

Para tener una mejor visión del funcionamiento del sistema, se presentará la Línea de Gradiente Hidráulico (L.G.H.), el cual indica la

De acuerdo a los datos planteados, las cotas establecidas para el sistema, será un indicador de la carga disponible, para lo cual

YAS... VITULAS



16.76 m/Km

43.83 m

284.13 mPRESION RESIDUAL POSITIVA ( + )

Se tiene que tener en cuenta que, el tramo del proyecto tiene una longitud horizontal de 00 Km + 500.00 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

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

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 “SISTEMA DE IMPULSION R04 - CAMARA DE CARGA A R01 Y R03" es adecuada para

Además, según los requerimientos iniciales, la línea de conducción requiere de una presión mínima, lo cual esta establecido para que el

YAS... VITULAS



PRESION

(m)

0.0009.968

29.91833.88951.52454.80946.73639.80052.62791.11498.155

146.023210.289309.218322.032321.094

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

Se realizará un análisis general de toda la línea (tramo or tramo), para de esta forma poder verificar las presiones existentes en cada

-5.0

0

0.00

5.00

10.0

0

15.0

0

20.0

0

25.0

0

3600

3700

3800

3900

4000

4100

4200

4300

2

22

24210

PERFIL DE LA LINEA DE CONDUCCION

IMP

ULS

ON

YAS... VITULAS



333.329332.706346.788354.895351.566347.310347.756342.251304.912307.042288.785284.047

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Presento a continuación el diagrama de presiones de la red:

Se presenta el Cálculo de la presiones existentes en la red, con los datos iniciales y, para oder verificar las presiones existentes, se

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4100

4200

4300

4210

3882.033

222


DISTANCIA

ELE

VA

CIO

N

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

Según la sección (c), La velocidad máxima admisible será:

Para otros materiales deberá justificarse la velocidad máxima admisible.

0.476 m/Seg.

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

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:

Además, establecido el diámetro de diseño, para determinar la velocidad media de flujo, utilizamos la ecuación de continuidad

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4210

3882.033

222


DISTANCIA

ELE

VA

CIO

N

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0.302 m/Seg.

Por lo tanto, según los resultados obtenemos que la velocidad ideal para una tubería de 2 '', es de 0.476 m/Seg., y la velocidad media de flujo es MENOR, con un valor de 0.302 m/Seg., lo que nos indica que la red tiene un DISEÑO INADECUADO, por tanto se deverá de

Según lo establecido por la NORMA TECNICA, la velocidad media del flujo (0.302 m.Seg.), debe de ser MAYOR a 0.60 m/Seg., ya que la tubería a utilizar en el tramo proyectado, de acuerdo a lo asignado es de ''TUB. DE: POLI(CLORURO DE VINILO)(PVC)'', por tanto se

Para la selección de la Clase de Tubería a utilizar, se debe considerar los criterios que se indican en la figura comparativa mostrada a

Aquella en caso que por la naturaleza del terreno, se tenga que optar por tubería expuesta, se seleccionará por su resistencia a

1 2

1 21 21 22

21 2

DISTANCIA (Kilómetros)

ELE

VA

CIO

N (

metro

s)

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Se deberá seleccionar el tipo de tubería en base a la agresividad del suelo y al intemperismo. En este último caso, de usarse tubería

Documents

DISEÑO DE LINEA DE CONDUCCION _EMSA.xls