JHONY-LINEA DE CONDUCCIONDISEO DEL SISTEMA DE CONDUCCIONClculo de los diametros mximos y mnimos:Tenemos que para tubera PVC.velocidad mnima:Vmn.=0.6m/segvelocidad mxima: Vmx =5m/segTenemos : Q =0.01653m3/segDimetro mnimo: Dmn = (4Q / ( PI * Vmx))1/2Dmn =0.06488m= 3"Dimetro mximo: Dmx = (4Q / ( PI * Vmn))1/2Dmx =0.18729m= 6"Calculo de la prdida de Carga:Se ha considera que las prdidas de cargas van a ser calculas por HAZEN Y WILLIAMShf = 10,7*L*Q1,85 / (C1,85 * D4,87)Para PVC: Coeficiente de Hazen y WillamsC =140(para tuberias nuevas)Dimensiones de la Tuberia PVC FORDUIT (CLASE 5)DimetroDimetroEspesorDimetroDimetroLongitud tramo ms desf. =688.50NominalExteriorEfectivoEfectivo(pulg)(mm)(mm)(mm)(m)hfSDimetro mnimo3"88.502.2084.100.084168.719.98%Dimetro ntermedio4"114.002.80108.400.108419.962.90%Dimetro mximo6"168.004.10159.800.15983.020.44%Prdida de presin en el tramo ABLongitud A-B =200m.Consideramos una tubera de dimetro:D =0.1084m.hf =5.80mDimetro comercial de 4" (FORDUIT)Sf =2.90Prdida de presin en el tramo B-CRP1Longitud A-CRP=198m.Consideramos una tubera de dimetro:D =0.0841m.hf =19.76mDimetro comercial de 3" (FORDUIT)Sf =9.98L / D =2354Tubera cortaPrdida por entrada: K =0.50Prdida cambio de direccin: K =0.18Prdidas de cargas locales :hL =1.49m.c.aPrdida de presin en el tramo CRP1 - CPlanteamos cmara rompe presin debido a que la prdida por friccin es mayor de 50 m.c.a que se est restringiendo en el presente trabajo.Prdida de presin en el tramo (Rompe presin-C)Longitud A-B =200m.Consideramos una tubera de dimetro:D =0.1084m.hf =5.80mDimetro comercial de 4" (FORDUIT)Sf =2.90Prdida de presin en el tramo C-DLongitud A-B =271.1m.Consideramos una tubera de dimetro:D =0.1598m.hf =1.19mDimetro comercial de 6" (FORDUIT)Sf =0.44Prdida de presin en el tramo donde est ubicada la bombaLongitud A-B =271.1m.Consideramos una tubera de dimetro:D =0.0000m.hf =0.00mDimetro comercial de 8" (FORDUIT)Sf =0.00Diseo de la tubera a partir del punto E hasta FLongitud A-B =23.1m.Consideramos una tubera de dimetro:D =0.1084m.hf =0.67mDimetro comercial de 4" (FORDUIT)Sf =2.90Diseo de la tubera a partir del punto F hasta GLongitud A-B =146.9m.Consideramos una tubera de dimetro:D =0.0841m.hf =14.66mDimetro comercial de 3" (FORDUIT)Sf =9.98Diseo de la tubera a partir del punto G hasta HLongitud A-B =262.7m.Consideramos una tubera de dimetro:D =0.0841m.hf =26.22mDimetro comercial de 3" (FORDUIT)Sf =9.98Diseo de la tubera a partir del punto H hasta ILongitud A-B =257.2m.Consideramos una tubera de dimetro:D =0.0841m.hf =25.67mDimetro comercial de 3" (FORDUIT)Sf =9.98Diseo de la tubera a partir del punto I hasta J828.7Longitud A-B =178.6m.Consideramos una tubera de dimetro:D =0.1084m.24.02hf =5.18mDimetro comercial de 4" (FORDUIT)Sf =2.90Diseo de la tubera a partir del punto J hasta KLongitud A-B =308.3m.Consideramos una tubera de dimetro:D =0.1084m.hf =8.94mDimetro comercial de 4" (FORDUIT)Sf =2.90Diseo de la tubera a partir del punto K al RESERVORIOLongitud A-B =341.8m.Consideramos una tubera de dimetro:D =0.1084m.hf =9.91mDimetro comercial de 4" (FORDUIT)Sf =2.90DISEO DE LA BOMBASe est diseando bomba para el tramo (DE) el cual no se puede llegar con la lnea piezomtrica, ya que la prdida de carga er mayor que la mx logaritmo.Caudal de bombeoPara el presente proyecto se utilizar la frmula de MARQUAROT, porque la operacin de bombeo que se ha planteado es intermitente.De = K Qb X1/4X =N horas de trabajo de la bomba24X =16 =0.6724Qbombeo =( Qmaxd * 24 ) / Nmero horas de trabajo de bombaQbombeo =0.0304m3/segTabla de Valores de "K" (Frmula de MARQUARAT)VK1.990.801.760.851.570.901.410.951.271.001.051.100.881.200.751.300.651.40Segn la tabla para velocidad econmica de 0.88 m/seg, entonces K =1.20A continuacin usando la frmula de MARQUAROT se calculael dimetro de la tubera de impulsin:De =0.1894m.De =0.0000= 8"Dimensiones de la Tuberia PVC FORDUITDimetroDimetroEspesorDimetroDimetroNominalExteriorEfectivoEfectivo(pulg)(mm)(mm)(mm)(m)Clase 58"219.005.30208.400.2084Prdidas debidas a la friccinSe har uso de la ecuacin de Hazen y Williams,Donde:L =64.24m.Q =0.0304m3/segC =140D =0.2084m.hf =10,7 * Q1,85 * LC1,85 * D4,87hf =0.24m.c.aPrdidas LocalesEsts prdidas pueden ser despereciadas en tuberas, cuya extensin supere2000 veces el dimetro.En este caso: L/D < 2000=>308.25< 2000Por lo tanto se trata de una tuberia corta, por lo que las prdidas locales no sedesprecian.Se usar la ecuacin:hL = K *V ............................ (a)2*gDonde:K: Coeficienteg: aceleracin de la gravedad 9,81 m/segV: velocidad del agua en la tubera =0.89m/seg.VALORES DEL COEFICIENTE KAccesoriosCantidadValor de KUnitarioTotalCodo de 9020.250.5Reduccin10.150.15excntricaKTOTAL =0.65hL =0.03m.c.aLuego:hT =hf + hLhT =0.26Golpe de ariete para un sistema de bombeoEn este caso se analizar el fenmeno de golpe de ariete en un sistema de bombeo.Para ello se cuenta con los siguientes datos:Altura geomtrica impulsin (Hg)=56.25m.Longitud=64.24m.Caudal de bombeo=0.0304m3/seg.Dimetro de tubera de impulsin=0.2084m.Prdida de carga ( Hf )=0.24m.c.a.Utilizando el procedimiento de E. Mendiluce, se calcula en primer lugar eltiempo ( T ) de cese de la circulacin del agua a partir de la parada de la bombaT =1 + K L Vg HmDonde:L: longitud de la tubera de impulsin ( m)V : velocidad de la circulacin permanente ( m/seg )g : aceleracin de la gravedad ( m / seg )Hm: Altura manomtricaK: Coeficiente , K =2para L < 500 m.Hm = Hg + HfHm =56.49V =0.89m/seg.L =64.24m.Luego reemplazando :T=1.21seg.Si la longitud de la tubera: L < aT/2 se aplica MICHAUD (impulsiones cortas)Se aplicar ALLIEVI si: L > aT/2 ( impulsiones largas )La celeridad ( a ) de la onda es:a =9900[ ( 48.3 + K *(D/e)) ] 1/2K =10 6E; E = mdulo de elasticidadE =2,5x10 4 =2.50E+04K =40Kg/cme =P x D2 - PD= 2 - P= 2*100 - 1= 200 - 1ePPPDe donde:a =9900[ ( 48,3 + K *(200/P-1)) ] 1/2La tubera que se est utilizando es de PVC Clase 5 y su presin normalizada es de P = 7.5 kg/cma =246.86Luego reemplazando en:aT =148.952Como: L = 200 m. 148.95= aT ;2Se utilizar entonces ALLIEVI :Pg =a VgPg =22.44m.c.aEn la parada de la bomba, el golpe de ariete es inicialmente negativo y pasa a continuacin a positivo, repitindose reiteradamente los ciclos que se amortiguan con el tiempo.L a presin mxima, originada por el golpe de ariete positivo es de :Pmx =78.69m.c.aPmx =7.87kg/cmPmn =33.81m.c.aPor lo tanto la tubera a instalarse ser PVC f 8" clase 10 que soporta un presin aproximada de 10 kg/cm.NOTA : Se justifica el uso de TUBERIA CLASE 10 PVC debido a que si se utilizara CLASE 5 CLASE 7.5 se tendra que instalar dos bombas y eso reperticura en la economa del proyecto.Tubera de succinSe recomienda que el dimetro de la tubera de succin debe ser tal que determine una velocidad menor a 5 m/seg. La altura de succin se define como la distancia entre el eje de la bomba y la superficie del lquido, ms la prdidas de carga en dicha tuberEst altura debe ser la menor posible y deben satisfacer las especificaciones establecidas por el fabricante.La tubera de succin tiene generalmente un dimetro comercial inmediatmente superior al de la tubera de conduccin o descarga.Dimetro de la tubera de succinDe acuerdo al enunciado anteriemente el dimetro de la tubera de succin ser de f 10" , ya que la tubera de impulsin tiene un f de 8".A continuacin se chequear la velocidad, la cual no debe superar los 5 m/seg ni inferior a 0.3 m/seg.D = 10 " =0.2470m.Ecuacin de continuidad:Q = A * V,V = Q/A =4*Q/(PI*D)V =0.63m/seg.Prdida de Carga en la Tubera de succina) Prdidas por friccin.- Utilizando la ecuacin de Hanzen y WilliamsPara:L =3m.Q=0.01653m3/segC=140D=0.2470m.hf = 10,7*L*Q1,85 / (C1,85 * D4,87)hf =0.002m.c.ab) Prdidas Locales.- Ests prdidas pueden ser despreciadas en tuberaslargas cuya extensin supera 2000 veces el dimetro.En este caso:L/D =12.15< 2000Por lo tanto se tratar de una tubera corta, por lo que las prdidas locales nose desprecian.Se usar la ecuacin:hL = K *V ............................ (a)2*gDonde:K: Coeficienteg: aceleracin de la gravedad 9,81 m/segV: velocidad del agua en la tubera =0.34m/seg.VALORES DEL COEFICIENTE KAccesoriosCantidadValor de KUnitarioTotalVlvula de pie177y canastillaCodo de 9020.250.5Reduccin10.150.15excntricaCodo de 4510.150.15KTOTAL =7.80hL =0.05m.c.aLuego:hT =hf + hLhT =0.05Clculo de la Potencia de la Motobomba:Ser dada por la siguiente frmula:P = WQ * H t / 75 nP = CV = HP pues 1 CV = 0,986 HPDonde:W : Peso especfico del agua (999,1 kg/cm)Q : Caudal de descarga enm3/segHt: Energa total suministrada por la bomba para elevarla diferencia de cotas, ms las prdidas de cargaocasionadas, ms la energa de velocidad(Altura manomtrica en mts. de agua)n : eficiencia del sistema de bombeo.Q =0.01653m3/seg.Hs =3m.Hd =56.49m.Ht=59.78m.Pcs =0.05m.c.aPc1 =0.24m.c.aClculo de la Potencia de la BombaP =W Q Hpt(HP)75 nDonde:W =999.1Kg/m3Q =0.01653m3/seg.Ht =59.78m.n =70% Eficiencia promedio de motobombas a ms de 2000 msnm.P =18.8HPP =20HPClculo de la altura de impulsinHimp =( P * 75 * n ) / ( W * Q )Himp =63.60DISEO DEL SISTEMA DE ALMACENAMIENTOPara efectos del presentre trabajo consideramos qu el sistema es necesarioque funcione por bombeo y planteamos la posibilidad de que la bomba a utilizarno tendr que necesariamente que estar funcionando 16 horas, y para ello setiene que platear la solucin ms conveniete.a las variaciones horarias de la demanda (consumo durante el da de mximo gasto),para el estudio de esto es necesario tener registros de variaciones horarias.Cuando no se dispone de esta inforamcin, se adoptar como capacidad de regulacindel reservorio el 20% del promedio anual de la demanda (normas del ministerio de saludpara zonas rurales: selva, para un istema de bombeo).Volumen de Equilibrio (por bombeo)a) VE = 20% Qmb) Para nuestro caso, tomaremos un registro de variaciones horarias de consumo en baseuna dotacin total de 100 lt/p/d (porcentajes)Estos porcentajes han sido divididas en las 24 horas del da en lo que concierne adesperdicios, los porcentajes des consumo domstico y pblico han sido repartidosa partir de las 5 am. A 7 pm.A continuacin se adjunta el siguiente cuadro de diagrama de masa.Aporte Acumulado =13 / 1000 * 3600 m^3 / horaAporte Acumulado =0.00m^3 / horaCaudal de DiseoPara el calculo del caudal de diseo aplicamos lo siguiente:Qm =0.00lt/segQm =caudal medio diarioQ Diseo = Qm / 1000 * 3600 *24 m3 / daQDiseo =0m^3 / daVARIACIONES HORARIAS DE CONSUMO10000TIEMPOCONSUMO%Aporte(+) Exceso(-) Defecto(horas)Parcial%AcumuladoAcumuladoAcumulado(S1)(S2)0 -10.000.50.000.500.0000.0000.51 -20.000.50.00100.0010.00112 -30.000.50.001.500.0020.0021.53 -40.000.50.00200.0030.00324 -50.000.50.002.500.0040.0042.55 -60.003.20.005.700.0050.0055.76 -70.007.40.0013.100.0060.00613.17 -80.0080.0021.100.0070.00721.18 -90.0080.0029.100.0080.00829.19 -100.0080.0037.100.0090.00937.110 -110.009.70.0046.800.001046.811 -120.008.80.0055.600.001155.612 -130.0090.0064.600.001264.613 -140.008.80.0073.400.001373.414 -150.004.20.0077.600.001477.615 160.004.20.0081.800.001581.816 -170.004.40.0086.200.001686.217 -180.005.20.0091.400.001791.418 -190.004.20.0095.600.001895.619 -200.002.40.009800.00199820 -210.000.50.0098.500.002098.521 -220.000.50.009900.00219922 -230.000.50.0099.500.002299.523 -240.000.50.00100.000.00231000.00100Clculo del volumen de equilibrioEl reservorio debe permitir que las demandas mximas que se producen en los consumossean satisfechas a cabalidad, al igual que cualquier variacin en los consumos registradospara las 24 horas del da. La capacidad requerida para compensar las variaciones en losconsumos estar basada en la curva representativas de las demandas durante las 24 h.del da y en la condicin de conduccin de agua del estanque, de forma tal que seproduzca un equilibrio entre caudales de llegada y salida que garanticen un serviciocontinuo y eficiente.VE = S1 + S2VE =0m^3Volumen contra IncendiosEs el volumen de agua que el reservorio debe almacenar, para sofocar los incsendiosse presenten en la poblacin a ser beneficiada para lo cual se debe colocar hidrantesen zonas que sea conveniente y donde pase una tubera de 4" de dimetro comomnimo. Segn el RNC. Se debe considerar, un volumen de agua para controlarincendios, para poblaciones >= 10000 personas y para poblaciones menores no esnecesario, salvo que el proyectista lo estime por conveniete.Para poblaciones > 10000 personas tenemos.QCI =0,5 P ;P = Poblacin en milesP < 30VCI = QCI * 3 (horas)30