HIDRAULICA DE TUBERIAS

HIDRAULICA DE TUBERIAS

En todos los sistemas Las perdidas locales se calculan utilizando la ecuacin (4)

Los valores de K a utilizar son:ACCESORIOK

ENTRADA NORMAL0.50

CODO DE 450.40

SALIDA NORMAL1.00

Para la entrada, Para cada codo de 45, Para la salida, En total para las prdidas locales;

del diagrama de Moody se obtiene un coeficiente de friccin 0.0167 causando una prdida de friccin en cada tubera de: Los caudales se obtienen por un proceso iterativo.

CAPITULO 4SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE(S.A.A.P)GENERALIDADESPor ser el agua el elemento ms necesario a la vida y a las actividades de la sociedad, los sistemas de abastecimiento de agua son primordiales para toda comunidad.Cuando una ciudad dispone de limitada cantidad de agua para su abastecimiento, tiene problemas de salubridad, problemas en el desarrollo de sus industrias y aun en su apariencia esttica. De aqu en primer trmino se haga necesario suministrar agua a la poblacin en cantidad suficiente y de buena calidad. Esa cantidad depender esencialmente de la poblacin y su crecimiento, el desarrollo de sus industrias, el comercio y la extensin de las areas pobladas y otros factores tales como areas verdes etc. PARTES QUE CONSTAN UN SISTEMA DE AGUA POTABLE Y SUS CARACTERISTICAS GENERALESSe puede establecer que un sistema de agua potable consta esencialmente de:1- Fuentes de abastecimiento y obras de captacin 2- Lneas de conduccin 3- Almacenamiento4- Tratamiento5- Estacin de bombeo 6- Red de distribucin

1- Fuente de abastecimiento y obras de captacin:a- La fuente de abastecimiento: deben ser bsicamente permanente y suficiente pudiendo ser superficiales o subterrneos suministrando el agua por gravedad o bien mediante estaciones de bombeo.

b- La captacin de agua debe ser en fuentes superficiales o fuentes subterrneas, dependiendo de las condiciones o disponibilidad del agua superficial (lagos, ros, etc.)subterrneas(pozos)

2- Lnea de conduccinLas aguas captadas deben ser en general conducidas al sitio de consumo para la cual se requieran de lneas de conduccin estos pueden ser por gravedad o por bombeo; pueden ser a travs de canales abiertos o conductores cerrados a presin dependiendo de la topografa del terreno.3- Almacenamiento

Para satisfacer las variaciones diarias y horarias se requerir de tanque o de almacenamiento el cual compensara los excesos de consumo. (estas agua se almacenan en los periodos de bajo consumo).

4- Tiramiento

La mayora de las aguas seleccionadas requerirn en mayor o menor grado de algn tratamiento para cumplir con los requisitos de potabilizacin y en

1- Estudios Miscelneos.

a. Climatolgica: Temperatura, Influencias en los consumos, humedad relativa.b. Economa: Posibilidades de desarrollo, nuevas vas de comunicacin, fuentes productivas, establecimientos de industrias.c. Corrientes migratorias: Estadsticas sobre emigracin o inmigracin a la regin y su influencia sobre la poblacin futura.d. Estadsticas vitales: ndice de mortandad, ndice de morbilidad, nacimientos.e. Condiciones de transportes y costo de vida.

ESTUDIO DE POBLACION Y CONSUMO1- Periodo de diseo.

1.1- Periodo del diseo: Es el lapso de tiempo que se estima que el S.A.A.P (en este caso va a funcionar a plena capacidad sin realizar cambios o modificaciones mayores).1.2- Seleccin del periodo de diseo: Se selecciona considerando los siguientes factores.1.3- Vida til de las estructuras y aqu tomando en cuenta la antigedad y el desgaste y el dao. (Duracin fsica de los equipos y materias)1.4- Facilidad o dificultad para hacer ampliaciones o adiciones a las obras existentes o planeadas, incluyendo una consideracin de su localidad.1.5- Relacin anticipada del crecimiento de la poblacin incluyendo posibles cambios en los desarrollos de la comunidad industrial y comercial.

2- Periodos de diseos recomendados en Nicaragua.

2.1- Poblacin de Diseo: En general y de acuerdo a las normas de diseo del INAA, el sistema de agua potable se disea para un periodo de 25 aos por lo que est cerca la poblacin futura.

Una vez definida la poblacin y los consumos de diseo, se procede a definir los elementos que constituye el sistema. ElementosPERIODOS

a) Lnea de conduccin (10-12)25 aos

b) Equipo de bombeo10-15 aos

c) Pozos 10-15 aos

d) AlmacenamientosEn etapas(5,10,15,25 aos)

e) Red de distribucin 25 aos

f) Programa de conexiones domiciliaresCada 25 aos

g) Tratamiento15-25 aos

3- Estudio de Poblacin.

La cantidad de agua necesaria en un sistema de agua potable en una comunidad depende de la poblacin y de la contribucin per cpita o por lo tanto si

Fig. Esquema de la dilatacin de la tubera.Segn la ley de Hooke

Las velocidades lmites, que se recomienda del gasto y del material de la tubera pueden ser adoptadas segn los datos de la tabla siguiente: Las velocidades limites (m/s) cuando los gastos Q(l/s) tienen datosC

Tubera 2 - 100100 - 500500 - 3000

AceroHierro fundido Asbesto cemento PVC1.0 1.31.1 1.51.1 1.71.0 2.01.3 1.51.5 1.8 1.7 3.12.0 3.51.5 1.71.8 2.5 - - 120130120150

Presiones mnimas y mximas:Las presiones mnimas residuales en cada punto, estn determinadas en base al dimetro seleccionado, perdidas por friccin en el tramo de tubera, caudal concentrado en el nodo y la ubicacin del tanque.

La presin mnima residual permisible en ciudades ser de 14 metros y la presin mxima ser de 50 metros. En sistemas rurales la mnima es de 8 metros y la mxima de 60 metros. En cada anlisis de la red hay que efectuar el clculo de presiones. El dimetro mnimoEl dimetro mnimo recomendado como tubera de relleno es de 2 pulgadas y el permisible es de 1 1/2 pulgadas en reas rurales.CASOS DE ANALISIS: 1.- Sistemas de distribucin por gravedad:De acuerdo a la ubicacin de la fuente con respecto a la red y tanque de almacenaje.El anlisis tratndose de una sola red se har a base a las condiciones: a.- consumo de mxima hora (CMH) b.- caso de incendioEl caudal de incendio ser igual a 5 a 10 l/s con una duracin de 2 horas.2.- Sistema de distribucin por bombeo: Conviene definir previamente la situacin respecto a dos posibles alternativas: a.- bombeo directo al tanque de almacenamiento y distribucin por gravedad, en cuyo caso la red se analizara como el caso de la red por gravedad y el bombeo ser problema de lneas de conduccin. b.- bombeo contra red de distribucin y almacenamiento para la cual se hacen los anlisis: CMH con bombeo de mximo da Cinc. con bombeo de mximo da Bombeo de mximo da sin consumo a la red

Sustituyendo, obtenemos:

Desarrollando el trinomio de la siguiente forma e integrando

Abriendo los parntesis

de 200m mientras que en las zonas comerciales, industria o densamente pobladas la separacin ser de 100m. Con esto prcticamente queda diseada la red de distribucin clsica de un poblado urbano y semiurbano bajo el mtodo de Hardy Cross para la malla de anillos principales. pender cumplir la ecuacin de continuidad, si no es as se tendr que corregir o proponerle un nuevo Z, para volver a calcular lo que induce a un proceso iterativo.Determinemos el valor de correccin de la altura piezomtrica del nodo , que aumentara a disminuir las prdidas de carga en un , o sea (por Darcy Weisbach).

Iteracin II ZJ= 119.90m

TuboCotaL(m)D(cm)NRK

AJ20080.1010000450.061.33*1*1.20*0.01418633.970.3550.00444

BJ1200.102000350.061.71*1*0.02248707.380.0120.11744

CJ100-19.903000300.062.00*1*0.015811618.01-0.1110.00558

DJ75-44.90300250.062.40*1*0.016004062.48-0.1050.00234

Iteracin IIIDetermine los caudales de cada ramal de la red mostrada en la figura, asiendo uso de la formula de Hazen Williams. Los datos del problema son:

TuberaL(m)D(cm)CNodoZ(m)

AJ80002575A150

BJ40002575B100

JK20003530C75

KC300020100D50

KD400020100

SolucinPara las iteraciones se selecciona el nodo j para con su cota piezomtricas y se calculan las perdidas y los caudales en las tuberas que se obtienen la confluencia (en las tuberas ) y por continuidad se obtiene el caudal entre los nodos de confluencia, sea se calcula la perdida de la misma y se determina la cota piezometrica del nodo de confluencia , con esta cota es posible establecer las perdidas en las tuberas KC y KD y sus caudales correspondientes. Si relaciona un valor correcto de la cota piezomtricas en el nodo J entonces el nodo F deber satisfacer la ecuacin de continuidad, de lo contrario se elegir otro valor de y repetir el proceso. Obteniendo valores de que no cumplen la ecuacin de continuidad en el nodo K creando as discrepancia podemos llegar a una solucin con la ayuda de un grafico que en las ordenadas se colocaran los valores de y en las abscisas las discrepancias y por interpolacin o extrapolacin obtendremos un valor de que la discrepancia se aproxime a cero.

Iteraciones del problema de los depsitos segn Hazen Williams

Iteracin I =90

En el sentido positivo (sentido de las agujas del reloj)En la tubera 12: En la tubera 24: Sumando:En el sentido negativoEn la tubera 13: En la tubera 34: Sumando:

23) En el problema precedente. Qu dimetro debe tener una tubera de 900mts de longitud para que puesta en paralelo entre M y N en el sistema A (de manera que se forme un lazo o circuito de M Y N), a haga que el sistema A modificado tenga el 50% ms de capacidad que el sistema C?