Diseo de Redes de Abastecimiento de agua potable

MECNICA DE FLUIDOS IIE.A.P. ING. CIVILDiseo de redes de abastecimiento de agua potable

INFORME DE MECNICA DE FLUIDOS II1. TTULO: Diseo de redes de abastecimiento de agua potable

2. OBJETIVOS:

2.1. OBJETIVO GENERAL:

Aplicar el Mtodo de Hardy Cross para el diseo hidrulico de redes cerradas de tuberas

2.2. OBJETIVOS ESPECFICOS:

Calcular los caudales que pasan por las tuberas. Verificar las presiones y velocidades en la red. Realizar el plano de prdida de cargas de la red.

3. LOCALIZACIN:

Departamento: AncashProvincia: SantaDistrito: Nuevo ChimboteUbicacin: Urb. Garatea

URB. GARATEA

4. MARCO TERICO:Diseo: Para el diseo de redes de distribucin se deben considerar los siguientes criterios: La red de distribucin se deber disear para el caudal mximo horario. Identificar las zonas a servir y de expansin de la poblacin. Realizar el levantamiento topogrfico incluyendo detalles sobre la ubicacin de construcciones domiciliarias, pblicas, comerciales e industriales; as tambin anchos de vas, reas de equipamiento y reas de inestabilidad geolgica y otros peligros potenciales. Considerar el tipo de terreno y las caractersticas de la capa de rodadura en calles y en vas de acceso. Para el anlisis hidrulico del sistema de distribucin se podr utilizar el mtodo de Hardy Cross, seccionamiento o cualquier otro mtodo racional. Para el clculo hidrulico de las tuberas se utilizar frmulas racionales. En el caso de aplicarse la frmula de Hazen William se utilizaran los coeficientes de friccin establecidos a continuacin: Policloruro de vinilo PVC 120 El dimetro a utilizarse ser aquel que asegure el caudal y presin adecuada en cualquier punto de la red. Los dimetros nominales mnimos sern: 25mm en redes principales, 20mm en ramales y 15mm en conexiones domiciliarias. En todos los casos las tuberas de agua potable deben ir por encima del alcantarillado de aguas negras a una distancia de 1,00 m horizontalmente y 0,30 m verticalmente. No se permite por ningn motivo el contacto de las tuberas de agua potable con lneas de gas, poliductos, telfonos, cables u otras. En cuanto a la presin del agua, debe ser suficiente para que el agua pueda llegar a todas las instalaciones de las viviendas ms alejadas del sistema. La presin mxima ser aquella que no origine consumos excesivos por parte de los usuarios y no produzca daos a los componentes del sistema, por lo que la presin dinmica en cualquier punto de la red no ser menor de 10m y la presin esttica no ser mayor de 50m. REDES DE TUBERASUna red es un sistema cerrado de tuberas. Hay varios nudos en los que concurren las tuberas. La solucin de una red es laboriosa y requiere un mtodo de tanteos y aproximaciones sucesivas. Representemos esquemticamente la red muy simple de la Figura 5.15. Esta red consta de dos circuitos. Hay cuatro nudos. En la tubera MN tenemos un caso tpico de indeterminacin: no se puede saber de antemano la direccin del escurrimiento. En cada circuito escogemos un sentido como positivo. Se escoge una distribucin de gastos respetando la ecuacin de continuidad en cada nudo, y se asigna a cada caudal un signo en funcin de los circuitos establecidos. Se determina entonces las prdidas de carga en cada tramo, que resultan ser positivas o negativas.

Las condiciones que se deben satisfacer en una red son:1. La suma algebraica de las prdidas de carga en cada circuito debe ser cero.

2. En cada nudo debe verificarse la ecuacin de continuidad.3. En cada ramal debe verificarse una ecuacin de la forma:

En donde los valores de K y de x dependen de la ecuacin particular que se utilice.Como los clculos son laboriosos se recurre al mtodo de Hardy Cross. En este mtodo se supone un caudal en cada ramal, verificando por supuesto que se cumpla la ecuacin de continuidad en cada nudo.Si para un ramal particular se supone un gasto este valor ser, en principio, diferente al gasto real que llamaremos simplemente Q, luego

En donde Q es el error, cuyo valor no conocemos. Si tomamos, por ejemplo, la frmula de Hazen y Williams se tiene que la prdida de carga en cada tubera es

Si esta ecuacin se aplica a los valores supuestos se obtiene:

La prdida de carga real ser

Luego, desarrollando y despejando los trminos pequeos se llega a

De donde para cada circuito se tiene:

De ac obtenemos finalmente el valor de Q

Esta es la correccin que debe hacerse en el caudal supuesto. Con los nuevos caudales hallados se verifica la condicin 1. Si no resulta satisfecha debe hacerse un nuevo tanteo.MTODO DE HARDY CROSSMediante este mtodo se da solucin a los problemas de circuito de tuberas que se encuentra enlazados uno con otro constituyendo una red de tuberas, el mtodo es de relajamiento o de aproximaciones sucesivas para cuyo efecto plantea suponer unos caudales que circula por las tuberas componentes que sea compatible con los caudales que entra y sale del sistema y el balance que debe existir entre ellos.

Determinacin de la carga en los vrtices de las redes calculadas por Hardy Cross.Para su determinacin de cargas o presiones donde se ubica los puntos de entrega y salida de agua al sistema que se calcula por el mtodo de Cross se debe tener en cuenta que uno de los datos que se debe suministrar, son las cotas y los niveles piezomtricos de los puntos indicados. Con esta informacin ms los resultados obtenidos en la ltima serie de clculos despus de una razonable aproximacin que nos suministra las prdidas de carga en cada tubera ms el sentido en el que se produce el desplazamiento del agua se podr calcular las alturas piezomtricas en todos los vrtices de la red.CONVENCIONES Los caudales Qi y sus correspondientes prdidas de carga, hfi, y velocidades, sern negativos si fluyen en sentido de las manecillas del reloj, o positivo en sentido contrario. La nomenclatura de los tramos slo requiere que el primer subndice represente el nmero de circuito al cual pertenece. El subndice est consecutivo que inicia en A y termina en el nmero de tramos del circuito considerado. En la nomenclatura de los tramos no se requiere designarlos siguiendo un estricto orden consecutivo, como tampoco un sentido horario o antihorario. Un tramo cualquiera de la red puede pertenecer a un nico circuito, o a dos, simultneamente. En el primer caso, el nmero del circuito adyacente, solicitado por los programas, es cero. En el segundo caso, se entrar el nmero del otro circuito que lo camparte con el actual.

5. CLCULOS Y RESULTADOS: Clculo del caudal de diseo:N de Lotes = 345 Considerar 9hab/loteDotacin = 220 lt/h/da

Caudal de Diseo ser:

Clculo del caudal para cada manzana

Asumiendo valores a los caudales que pasan por la tubera se tiene:

Aplicando el mtodo de Hardy Cross para calcular los caudales:

CIRCUITO I

CIRCUITO II

CIRCUITO III

CIRCUITO IV

CIRCUITO V

CIRCUITO VI

CIRCUITO VII

CIRCUITO VIII

CIRCUITO IX

CIRCUITO X

Verificando las velocidades

TRAMO A-B

TRAMO B-C

TRAMO C-D

TRAMO D-E

TRAMO E-F

TRAMO F-G

TRAMO G-H

TRAMO H-I

TRAMO I-J

TRAMO J-K

TRAMO K-L

TRAMO L-M

TRAMO M-N

TRAMO N-O

TRAMO O-P

TRAMO P-R

TRAMO R-S

TRAMO S-T

TRAMO T-U

TRAMO U-V

HALLANDO LAS COTAS PIEZOMTRICAS NUDOCTPRESINCP

A71.472596.47

B69.6525.15894.808

C70.0224.83194.851

D66.1928.52594.715

E63.4931.19494.684

F63.8330.86494.694

G64.5230.23994.759

H65.4229.35494.774

I68.226.75494.954

J69.8825.43295.312

K70.4225.19295.612

L68.2227.21595.435

M67.9127.51495.424

N66.2728.99995.269

O64.7230.53495.254

P64.9230.33495.254

R65.4629.85595.315

S66.2829.03795.317

T68.1927.29995.489

U67.4127.99695.406

V65.6129.68895.298

DISTRIBUCIN FINAL DE CAUDALES

6. CONCLUSIONES

El mtodo de Hardy Cross en el diseo de redes de abastecimiento es de gran utilidad para tener una buena redistribucin de los caudales ayudando de esta manera en el dimensionamiento de las tuberas.

Las velocidades son menores a por lo que quedan verificadas las velocidades obtenidas.

La cota piezomtrica ms alta est en el nodo A, con 96.47 m y una presin de 25 m de columna de agua .

La cota piezomtrica ms baja est en el nodo E, con 94.684 m y una presin de 31.194 m de columna de agua.

7. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

VEN TE CHOW, HIDRULICA DE CANALES ABIERTOS

ROCHA ARTURO, HIDRULICA DE CANALES Y TUBERAS

ROJAS RUBIO HUGO, MANUAL DE MECNICA DE FLUIDOS II

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