CURSO: SISTEMA DE AGUA Y ALCANTARILLADO TEMA: Diseño de línea de conducción Ms. Ing. Alvaro F. Salazar Perales Trujillo – Piura Perú COMPONENTES DE UN SISTEMA DE AGUA POR GRAVEDAD SIN TRATAMIENTO ECAS - D.S. N° 004-2017-MINAM; La ruta de tubería o zonas de estructuras a ubicar no deben estar expuestas a deslizamientos, inundaciones u otros riesgos. 1. Obras de captación 2. Conducción. 3. Almacenamiento. 4. Redes de Distribución. 5. Conexión domiciliaria. LÍNEA DE CONDUCCIÓN POR GRAVEDAD La carga estática máxima aceptable será de 50 m y la Carga Dinámica mínima será de 1 m. El diámetro mínimo de la línea de conducción es de 25 mm (1”) para el caso de sistemas rurales. - CAPTACION Cota de fondo m.s.n.m. - Cámara Rompe Presión - Caja de Reunión Nivel estático hf Nivel dinámico D1 Tubería Qmd presión - RESERVORIO Válvula de aire Válvula de purga D2 L1 L2 Válvula de purga Cota del nivel de agua m.s.n.m. Velocidad mín. >= 0,60 m/s. Velocidad máx.<=3 m/s. El material a emplear debe ser PVC; sin embargo, bajo condiciones expuestas, puede usar HDPE o Fierro Galvanizado CRITERIOS DE DISEÑO CRITERIOS DE DISEÑO Rh : radio hidráulico i : pendiente en tanto por uno CRITERIOS DE DISEÑO CRITERIOS DE DISEÑO CRITERIOS DE DISEÑO DISEÑO DE LINEA DE CONDUCCIÓN Para el cálculo de las tuberías que están trabajando a presión, se utilizará a Fórmula establecida por HAZEN y WILLIAMS, el cual se presenta a continuación: 𝑄 = 2.494 ∗ (𝐷2.63 )(𝑆 0.54 ) Donde: D= Diámetro de la tubería (Pulgadas) S= Pendiente de la línea de energía en metros por (Km) 𝑄𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 = 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 (𝐿𝑡𝑠./𝑆𝑒𝑔. ) Perdida de carga 𝑄 1.85 ℎ𝑓 = ( ) 2.492 ∗ 𝐷 2.63 Donde: ℎ𝑓 = perdida de carga D= Diámetro de la tubería 𝑄𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 = 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 (𝐿𝑡𝑠./𝑆𝑒𝑔. ) Diámetro de la tubería 0.71 ∗ 𝑄0.38 𝐷= ℎ𝑓0.21 Donde: ℎ𝑓 = perdida de carga D= Diámetro de la tubería 𝑄𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 = 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 (𝐿𝑡𝑠./𝑆𝑒𝑔. ) Velocidad de el sistema. 𝑄 𝑉 = 1.9735 2 𝐷 Donde: 𝑉 = 𝑉𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑎, 𝑚/𝑠 D= Diámetro de la tubería (m) 𝑄𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 = 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 (𝐿𝑡𝑠./𝑆𝑒𝑔. ) Se recomienda: • Para diámetros superiores a 2” Fair Wiple • Para diámetros mrnores a 2” Hazen William Según la sección 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. COEFICIENTES DE FRICCIÓN "C" EN LA FÓRMULA DE HAZEN Y WILLIAMS COEFICIENTES DE FRICCIÓN "C" EN LA FÓRMULA DE HAZEN Y WILLIAMS TIPO DE TUBERIA (R.N.E) Tub.: Acero sin costura (R.N.E) Tub.: Acero soldado en espiral (R.N.E) Tub.: Cobre sin costura (R.N.E) Tub.: Concreto (R.N.E) Tub.: Fibra de vidrio (R.N.E) Tub.: Hierro fundido C 120 100 150 110 150 100 (R.N.E) Tub.: Hierro fundido con revestimiento 140 (R.N.E) Tub.: Hierro galvanizado (R.N.E) Tub.: Polietileno, Asbesto Cemento (R.N.E) Tub.: Poli(cloruro de vinilo)(PVC) 100 140 150 CÁLCULOS HIDRÁULICOS Se realizará un análisis general de toda la línea (tramo por tramo), para de esta forma poder verificar las presiones existentes en cada punto, de acuerdo a los criterios establecidos por Hazen y Williams. COEFICIENTES DE HAZEN Y WILLIAMS NATURALEZA DE LAS PAREDES 𝑪 Extremadamente lisas y rectas 140 Lisas 130 Madera lisa, cemento pulido 120 Acero ribeteado 110 Fierro fundido viejo 95 Fierro viejo en mal estado 60 - 80 Fuertemente corroído 40 - 50 CLASES DE TUBERÍAS CLASE P.V.C. – A.C. CLASE - 5 5.0 Kg/cm2 50 m.c.a. CLASE – 7.5 7.5 Kg/cm2 75 m.c.a. CLASE - 10 10.0 Kg/cm2 100 m.c.a. CLASE - 15 15.0 Kg/cm2 150 m.c.a. Ejercicio n° 01 En una ciudad, el numero de casa alcanza 1340, según su catastro realizado. La ciudad ya cuenta con un SAP, localizado en un declive de una sierra, a un nivel más elevado que el reservorio. El diámetro de la línea de conducción es de 150mm, y la tubería son de fierro fundido con bastante uso. Se sabe que le nivel en el punto de captación es 812 msnm, y el del reservorio es 776 msnm, la longitud de la línea de conducción es 4240 m. Verificar si el nivel de agua transportado diariamente puede ser considerado satisfactorio para el abastecimiento actual de la ciudad Datos • • • • • Numero de casas: 1340 Numero de hab/casa = 6 (familia promedio) Población = 6*1340 = 8040 Consumo medio = 8040 * 200 lts/día= 1´608 000 l/día Consumo en día de mayor demanda: K1= 1.25 1.25 * 1´608 000 l/día= 2´010 000 l/día • Consumo promedio diario anual (Caudal): 2´010 000 = 23.26 𝑙/𝑠 86 400 Datos de la conducción existente: D= 6” o 150 mm o 0.15m L= 4240 m o L= 4.240 km Pérdida de la carga total ℎ𝑓 = 𝐶𝑜𝑡𝑎 𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟 − 𝑐𝑜𝑡𝑎 𝑚𝑒𝑛𝑜𝑟 ℎ𝑓 = 812 -776 = ℎ𝑓 =36 m Pérdida de carga unitaria 𝑆𝑓 = ℎ𝑓 𝐿 = 36 4240 = 0.0085 m/m • Por lo tanto se conocen D y 𝑆𝑓 Son incógnitas: Velocidad y Caudal 𝑽 = 𝟎. 𝟑𝟓𝟓 𝑪 𝑫𝟎.𝟔𝟑 𝑺𝒇𝟎.𝟓𝟒 𝐴= 𝐷2 .𝜋 4 =0.0176 m2 V= 0.778 m/s Q= V.A. Q= 0.01369 m3/s Q= 13.69 l/s. Ejemplo N° 02 • • • • • Numero de casas: 7250 Numero de hab/casa = 6 (familia promedio) Población = Consumo medio = * 150 lts/día= l/día Consumo en día de mayor demanda: K1= 1.30 l/día • Consumo promedio diario anual (Caudal): 𝑥 = 𝑙/𝑠 86 400 D= 4.5” Cota mayor: 1200 msnm Cota menor: 520 msnm • C= 90 (coef. H y W) • L= 4500 m Ejemplo N° 03 Diseñar una línea de conducción por gravedad para un centro poblado rural de la Sierra. DATOS POBLACION ACTUAL PERIODO DE DISEÑO TASA DE CRECIMIENTO POBLACION FUTURA DOTACION CONSUMO PROMEDIO DIARIO ANUAL CONSUMO MAXIMO DIARIO, (K1=1.3) 1745 20 0.00 ? 80 ? ? Habitantes Años % Habitantes Lt/D/Hab. lt/seg. lt/seg. …GRACIAS!!!
