Conduccion, almacenamiento

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

FACULTAD DE INGENIERIA

Escuela Académico Profesional de Ingeniería Civil

TEMA :CONDUCCIÓN, ALMACENAMIENTO.

CURSO :ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

DOCENTE : Ing. GASPAR MÉNDEZ CRUZ

ALUMNO :CHOLÁN CARUAJULCA, Emanuel

Grupo :“A”

Cajamarca, Noviembre del 2014

Universidad Nacional de Cajamarca Ingeniería Civil

I. INTRODUCCION:

La línea de conducción es parte de las estructuras del sistema de

abastecimientos de agua, por lo que se tendrá que diseñar para lograr un

funcionamiento óptimo y eficiente y abastecer al la población la cual requiere

del servicio.

En el presente trabajo se ha de diseñar la línea de conducción por

gravedad y bombeo para lo cual se seleccionará el tipo de bomba a emplear

de acuerdo al requerimiento del diseño y del perfil del terreno asignado por el

docente, así como el diseño del Reservorio, como también el sistema de

distribución.

Para el diseño de la línea de conducción se hará de acuerdo al perfil de

un terreno en el cual se hace un análisis de cada tramo siguiendo criterios

lógicos y razonables. En cuanto al diseño de la bomba será necesario seguir

las consideraciones dadas para salvar la altitud por donde se quiere bombear.

Los sistemas de distribución de agua potable, deberán proyectarse y

construirse para suministrar en todo tiempo la cantidad suficiente de agua en

cualquier sector de la red, manteniendo presión adecuada en todo el sistema.

La tubería de una red de distribución debe desinfectarse antes de ponerse en

operación, una forma de desinfección es con cloro, llenando la tubería con 50

ppm de cloro y dejándola reposar aproximadamente 12 horas, después de ese

tiempo dejar correr el agua ½ hora para eliminar el exceso de cloro. Se debe

tener en cuenta que la red proyectada, estará justificada desde el punto de

vista económico y funcional.

II. OBJETIVOS:

Diseñar la línea de aducción y la tubería de conducción de agua,

desde la planta de tratamiento hasta el reservorio; considerando un

diámetro y clase de tubería adecuada; y si fuera necesario cálculo de

la potencia de la bomba en el trayecto.

Diseñar el Sistema de Almacenamiento: Reservorio, que permitirá

brindar adecuadamente el servicio de suministro de agua potable.

Abastecimiento de Agua y Alcantarillado2


Trazar las redes de distribución del agua y analizar las presiones y

velocidades en cada tramo, de tal manera que cumplan las

condiciones establecidas R.N.E.

Verificar que todos los puntos de la ciudad cuenten con el servicio

adecuado en cuanto al cumplimiento de las presiones máximas y

mínimas.

III. ANTECEDENTES:

Teniendo una determinada cantidad de población, la cual no cuenta con

el adecuado servicio de agua potable, se optó por desarrollar el proyecto de

agua para la ciudad ficticia realizada en el primer trabajo escalonado.

Debido al crecimiento urbano, ésta supera la disponibilidad del agua

local o cercana se alteran los usos del agua, en muchos casos la empleada en

riego se emplea en la industria o consumo humano; o bien, resulta obligado

importarla de otras cuencas a distancias considerables y a altos costos

económicos y a veces sociales. Esta situación impacta el proceso de

desarrollo, genera conflictos y obliga a nuevas formas regionales y locales de

planeación y gestión del recurso - no siempre - dentro del marco de desarrollo

sustentable.

IV. ALCANCES:

Datos calculados del primer trabajo escalonado como el caudal máximo

horarios, la población, las densidades poblacionales. El trabajo se inicia

contando con un plano a curvas de nivel en las cuales están ubicadas las

manzanas con sus cotas respectivas de una ciudad, teniendo en cuenta que en

el diseño se ha de usar los diámetros de tubería más económicos y que

resistan estas presiones en cada nudo proyectado, las presiones deben

satisfacer las condiciones máximas y mínimas para las diferentes situaciones

que debe de llevar el agua al interior de las viviendas.

V. JUSTIFICACION:



La justificación del presente trabajo, es debido a la importancia que

tienen estas estructuras en el nuestro campo profesional y para toda la

comunidad y también la importancia de aprender el trazado de la línea de

conducción por gravedad así como también el diseño de una bomba, teniendo

presente la economía y el diseño hidráulico, que para el Ingeniero civil es un

reto vencer cualquier tipo de topografía del terreno existente teniendo en

cuenta los criterios técnicos que este adquiere en su experiencia en campo y

además es de suma importancia saber por donde obligatoriamente debe pasar

la tubería para llevar el agua hacia el almacenamiento del agua, el reservorio y

al mismo tiempo saber su ubicación. Además de saber como se diseña un

sistema de distribución.

VI. REVISION DE LITERATURA:

A. TUBERIAS DE CONDUCCION:

Para el abastecimiento de agua, las tuberías de conducción se inician en

cajas, tanques o reservorios; y se dirigen hacia otros reservorios y de allí a

los centros de consumo.

Por lo general las tuberías de conducción son largas y por lo tanto, las

pérdidas de carga en la tubería son muy grandes comparadas con las

pérdidas locales en cambios de dirección, cambios de pendiente, válvulas,

etc. Además la energía cinética del agua es pequeña (V²/2g), puesto que la

velocidad del agua es también pequeña.

1. MATERIALES PARA TUBERÍAS:

Los siguientes factores tienen que ser considerados al decidir el material

que se empleará para un determinado proyecto.

Se diseña a tubo lleno.

Se procura que la longitud sea la mínima posible.

El terreno por donde atraviesa debe ofrecer garantías en cuanto a su

estabilidad.

El costo de tubería, de tubería, colocación y excavación debe ser el

mínimo; la profundidad promedio a colocar tubería dentro del terreno



debe ser 0.80m. salvo que por ahí pase una carretera entonces tendrá

una profundidad de 1.50m. como máximo.

Se Tendrá en cuenta los accesorios de seguridad y protección.

Los materiales frecuentemente utilizados en las tuberías son: Acero

comercial., Policloruro de vinilo (PVC), Polietileno, Fierro Fundido (Fº

Fº), Asbesto cemento (AC), Concreto.

2. TIPOS DE UNIONES:

Las tuberías por lo general vienen en longitudes estándar y tiene que

ser unidas en situé. Hay muchas maneras de hacerlo y los siguientes

aspectos deben ser considerados al escoger el mejor sistema de unión

para un sistema determinado.

Adecuación al material de tuberías seleccionada.

Grado de destreza del personal que instala la tubería.

Grado de flexibilidad requeridos en las uniones.

Costos relativos.

Grado de dificultad de instalación.

Los tipos de uniones pueden clasificarse por lo general en cuatro

categorías: Embridada, Espiga y campana, Mecánica, Soldada.

a) Uniones con bridas:

Se coloca bridas en los extremos de la tubería individuales

durante su fabricación y después cada una de las bridas es

empernada a la otra durante la instalación. Se necesita una

empaquetadura por lo general de caucho entre cada par de bridas.

b) Unión en espiga y campana:

Las uniones de espiga y campana vienen preparadas de fábrica

de manera que el diámetro interno de la campana sea igual al diámetro

externo de cada tubería .El extremo de cada tubería puede así ser

empujado en la campana de la siguiente.

c) Uniones Mecánicas



Las uniones mecánicas rara vez son usadas en las tuberías a

presión debido a su corto. Su principal aplicación es para unir tuberías

de diferente material o cuando se necesita una ligera deflexión en la

tubería que no garantiza la colocación de un codo.

d) Uniones soldadas:

Se emplea uniones soldadas en tuberías de acero y apelando a

técnicas especiales en el caso de una de polietileno. Se lleva al sitio

tuberías de acero en longitudes estándar y luego se las suelda allí

utilizando una soldadura de arco eléctrico.

3. VALVULAS PARA TUBERIAS:

Las válvulas controlan el paso de agua en la tubería. Existen diferentes

tipos. Para el caso de conducción de agua nos limitaremos tan solo a las

válvulas de aire o ventosas, de purga y reductora de presión.

a) Válvulas de aire o ventosas:

Son válvulas automáticas, van ubicadas en las partes altas de la línea

de conducción, se colocan para eliminar burbujas de aire.

b) Válvulas de purga:

Se colocan en las partes bajas de las líneas de conducción, dicha

válvula se coloca para evacuar los sedimentos acumulados en estos

puntos.

c) Válvulas reductora de presión:

Sirve para reducir la presión son automáticas y graduales.

d) Cámara rompe presión:

La cámara de rotura de carga requiere válvulas hidráulicas diferentes;

por una parte, al volumen que sirve para la disipación de la energía.



B. RESERVORIO:

Es un depósito de regulación, capaz de equilibrar el suministro de agua

para los diversos usos, que garantice un servicio continuo sin

interrupciones.

FUNCIONES:

a) Realiza un trabajo eficaz de interrelación entre el régimen

variado y uniforme.

b) Almacena el agua durante los períodos en que el consumo es

inferior al caudal de aporte.

c) Permite responder momentáneamente a las necesidades de

consumo cuando por efectos de separación o conservación de las

estructuras anteriores al reservorio se interrumpe el aporte requerido en el

reservorio.

d) Permite alcanzar una presión uniforme de servicio para

mantener los requerimientos de cada ciudad.

CLASIFICACION:

a) Por su Función: De cabecera, Flotante.

b) Por su Posición: Apoyados, Elevados.

c) Por el Material: De Concreto, De Mampostería, De Fierro,

De Madera Tratada.

d) Por su Forma: Cilíndricos, Cónicos, Esféricos, Mixtos.

CALCULO HIDRAULICO DE LA CAPACIDAD DE REGULACION:

Existen dos métodos:

a) Método Gráfico.

b) Método Analítico.

a) METODO GRAFICO:

El cálculo de la capacidad de regulación se determina mediante el

diagrama de masas, mediante el siguiente procedimiento:



1°. Se traza la curva integral de consumo partiendo de las 00.00 horas

(media noche); para esto se traza todas las coordenadas en cantidades

acumuladas del consumo diario. El aporte total debe ser igual al 100%.

Si el aporte durante el día es uniforme, la curva integral de aporte es

una recta inclinada cuya pendiente es el gasto suministrado en la

unidad de tiempo.

2°. Se determina las diferencias entre las ordenadas de las curvas

integrales de aporte y consumo; estas diferencias representan el

contenido de agua en el reservorio.

b) METODO ANALITICO:

Para este método se completan las columnas exceso y defecto

del método gráfico, todo referido a una determinada hora; anotando las

diferencias de ordenadas: los excesos con signo (+) y con signo (-) los

defectos. Se toman los máximos valores absolutos de exceso y defecto.

La capacidad de regulación del reservorio está dado por la suma

absoluta de los valores máximos.

VOLUMEN DE RESERVA:

Según el R.N.E. este volumen debe justificarse de acuerdo con

las reservas adicionales. Según las recomendaciones de Salud y de

Defensa Civil, debe ser de 5% a 15%.

VOLUMEN CONTRA INCENDIO.-

Este volumen se calcula con la siguiente fórmula:

V.I. = Qci*t =

P : Población en miles.

P < 30 000 hab. Tiempo incendio calculado para 3 horas.

CASETA DE CONTROL Y DE VALVULAS:

La finalidad que cumple este elemento es la de albergar a los

accesorios de control para la salida de agua del reservorio, en la cual

puede entrar satisfactoriamente una persona con fines de

mantenimiento, reparación u otro caso.



METODOLOGIA:

CONSIDERACIONES GENERALES DE DISEÑO:

La longitud de la tubería debe ser la mínima posible.

Tener en cuenta la estabilidad del terreno por donde atraviesa la

tubería.

La profundidad a colocar la tubería dentro del terreno será de

0.80 m sobre la clave, de tal manera que el costo de excavación y

colocación debe ser el mínimo.

Colocar accesorios de seguridad y protección.

Rejilla de entrada en el conducto.

Válvulas:

a) De expulsión de aire (ventosa).

b) De limpieza (purga).

c) Cámara rompe presión.

Tubería:

d) Material: P.V.C. Diámetros: 4", 6", 8" y 10"

Cálculo Hidráulico:

e) Determinar si la tubería es larga, es decir: L/D <1500

para no considerar pérdidas de carga locales.

f) Emplear la fórmula de Hassen Williams para determinar las

pérdidas por fricción en la tubería:

hf = 10.643*L*Q1.85

C1.85*D4.87

Donde: C = 140 (PVC)

g) Velocidad permisible: (tubería PVC)

0.6 m/seg < V < 5.0 m/seg

La línea piezométrica debe tener un valor de 1.0 m como mínimo

sobre la tubería, y la máxima debe ser la permitida por la

capacidad de la tubería.



Material: P.V.C.

Clase: 5

Presión Máxima: 50 m.c.a.

h) La llegada debe ser:

Presión Cero (0): llegada al reservorio en la parte superior.

Presión 50 m.c.a.: llegada al reservorio en la parte inferior.

NOTA:

Para el cálculo de la pérdida de carga por fricción en la tubería de

impulsión (sistema de bombeo), emplear la fórmula de Darcy:

Donde: f es el coeficiente de rugosidad (depende del tipo de material de la

tubería).

CALCULO DE f:

Primero se calcula el Número de Reynols:

V : velocidad del agua en la tubería (cm/seg).

D : diámetro de la tubería (cm).

u : viscosidad cinemática (cm²/seg).

Si Re < 2000 : aplicar la fórmula de Pouseville.

Si Re > 2000 : aplicar la fórmula de Colebrook.

FORMULA DE POUSEVILLE:

FORMULA DE COLEBROOK:

Donde: K es la rugosidad absoluta (mm). Para PVC, K = 0.007



VIII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

VIII.1 .CONCLUSIONES:

Los diámetros calculados son:

- Para la línea de conducción de 6’’,8”, 10” y 12’’ con tubería de PVC

clase 5

- Para el tramo de bombeo es de 8’’ con una tubería de PVC clase 5.

Para el diseño del reservorio se utilizó el método gráficos y analíticos

con la se obtuvo los siguientes resultados:

- Reservorio cilíndrico

- VT de 736.6 m3.

- Diámetro 14.20 m.

- Altura total 5.00 m.

- Altura de nivel de agua 4.40 m.

La tubería de aducción nos arrojo un diámetro de 8” la cual cumple

con el análisis para el golpe de ariete para tubería de PVC, clase 5,

espesor de 5.3 mm.



La importancia que tiene la Línea de Conducción de agua potable

para una ciudad nos exige el poder hacer diversas formas de

solución a plantear, que garantice un óptimo resultado, facilidad de

mantenimiento y bajo costo; criterios que muchas veces se dejan de

lado.

Durante el desarrollo del trabajo, se ha logrado apreciar la

importancia que tiene para el diseño de una Línea de Conducción, la

topografía del terreno, no sólo en los problemas hidráulicos que

plantea, sino en los económicos.

VIII.2 .RECOMENDACIONES

- Para trazar la línea de conducción se debe tratar en lo posible que

sea por gravedad, lo que nos permite ahorrar dinero es decir tiene

que ver con el aspecto económico, en caso que no se pueda se hará

por bombeo.

- Que se debe colocar ventosas en los puntos altos para evitar el

fenómeno de cavitación en las tuberías utilizadas.

- Las velocidades en todos los tramos deben de encontrarse entre los

valores :

0.60 < V < 5

- Las sobre presiones dinámicas también deben encontrarse dentro

de los límites permisibles:

15 m.c.a < P < 50 m.c.a. (Tubería PVC clase5)

- Después de haber realizado el calculo del golpe de ariete, si la

presión mínima es negativa se debe cambiar o la clase de tubería o

el diámetro de la tubería utilizada en la línea de aducción.



IX. BIBLIOGRAFIA.-

- “Separatas del curso de Abastecimiento de Agua y Alcantarillado”:

Ing. Gaspar Méndez Cruz.

- Apuntes de clase.

- http://agroaldia.minag.gob.pe/biblioteca/download/pdf/manuales-

boletines/papa/guiaalmacenandoyconservando.pdf


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