UNIVERSIDAD NACIONAL SAN AGUSTN DE AREQUIPA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

1. CAPITULO : OBJETIVOS Y ANTECEDENTES

1.1 OBJETIVO DEL PROYECTO

El desarrollo del presente Proyecto de Abastecimiento de Agua Potable tiene por objetivo principal dotar de este servicio a la Localidad de MATUCANA, elevando as la calidad de vida de su poblacin.

Disminuir los riesgos latentes de enfermedades infecciosas de origen hdrico.

Dado que el sistema actual de agua potable ya cumpli su periodo de diseo y la situacin del servicio, se ha planteado la construccin de un sistema nuevo.

1.2 RESEA DE LA PROBLEMTICA DE SANEAMIENTO EN LA CIUDAD DE

El distrito de MATUCANA, est situada en la sierra meridional de la provincia de HUAROCRIRI del departamento de Lima.

Localidad: Matucana

Distrito : Matucana

Provincia: Huarochiri

Departamento: : Lima

Altitud : 2375 m.s.n.m.

1.2.1. SITUACIN ACTUAL (2013) DE LOS SERVICIOS DE SANEAMIENTO

La SITUACIN ACTUAL ES PRECARIA ya que; la Lnea de conduccin es de FF con ms de 50 aos de antigedad, con algunos sectores que han sido rehabilitados con tuberas de PVC en forma provisional.

El sistema de almacenamiento es un reservorio de concreto armado de 400 m3 de capacidad, con ms 50 aos de antigedad, donde presentan filtraciones por el mal estado de las estructuras.

El servicio de suministro es deficiente en cuanto en cantidad y continuidad, LA POBLACIN CUENTA CON SERVICIO RESTRINGIDO DE SLO DE 06 HORAS DIARIAS. Las prdidas de agua potable a travs de las redes superan el 50%, ya que estas son muy antiguas de ms de 50 aos.

Dado que el sistema actual de agua potable ya cumpli su periodo de diseo y la situacin del servicio, se ha planteado la construccin de un sistema nuevo.

1.2.1 AGUA POTABLE

Matucana cuenta actualmente (2014) con 1224 lotes, asimismo, de la informacin recolectada en campo y de las entrevistas sostenidas con los pobladores y autoridades se estim que actualmente la poblacin del proyecto es de 3763 habitantes beneficiados de Matucana Pueblo.

Sin embargo, segn el estudio del INEI, el censo del ao 2013 reporta que la localidad tuvo CRECIMIENTO NEGATIVO HABITANTES y proyecta la misma tasa de crecimiento en algunas zonas de la provincia de Huarochir, por lo cual SE EST TOMANDO COMO TASA DE CRECIMIENTO ANUAL DE 1.1% ANUAL que es el valor estimado para este tipo de POBLACIONES EN LAS ZONAS RURALES. Esto fue tomado de la Norma para el Abastecimiento de Agua Potable para Localidades Rurales, del Ministerio de Salud. La poblacin actual segn localidades es:

Poblacion y Caserios cercanos

N habitantes

Matucana Pueblo

3763 hab.

Huaripachi

799 hab.

Cacachaqui

1445 hab.

1.2.2 DESAGUE

El sistema de alcantarillado en la zona es casi nulo, es por ello que los moradores de la zona solo cuentan con pozos spticos como un servicio higinico para los visitantes.

Es por ello la realizacin de este proyecto para proveer de agua potable y alcantarilla.

Dar al sistema de desage, mediante colectores principales, un intercepto y emisor, nuevos, una extensin capaz de servir a la ciudad de Matucana..

1.3 INSTALACIONES EXISTENTES

1.3.1 FUENTES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA

Ser har un mejoramiento de la captacin existente en colocacin de vlvulas de control, un sistema de rebose y limpia, tapa sanitaria, resane de la estructura de concreto y colocacin de cerco perimtrico.

Los anlisis fsicos, qumicos y bacteriolgico demuestran que la fuente elegida cumple con las Normas del Ministerio de Salud.

1.3.2. LINEA DE CONDUCCION

El proyecto contempla la instalacin de una lnea de conduccin en dos tramos; el primer tramo con dimetro de tubera 140 mm de FoFo en una longitud de 135, hasta el puente de cruce de rio de 40 ml y de una altura de 2.5 m. El segundo tramo con dimetro de tubera 140 mm de PVC en una longitud de 1881 m, dicha lnea de conduccin llega a un reservorio de 280 m3 que a la vez funciona como Planta de tratamiento. (Clculos cap.2)

1.3.3. PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE

Esta planta de tratamiento de agua, potabilizara el agua de la siguiente manera.

a. PRE-SEDIMENTACION

Debido a que existen pocas del ao, segn las caractersticas de la cuenca, en que las aguas crudas llegan cargadas con gran cantidad de material solido que incluyen arena gruesa, limo arcilla, se usan pre sedimentado res en paralelo.

Los porcentajes de ocurrencia de turbideces de aguas del rio que llegaron a la planta en los ltimos 5 aos, han sido los siguientes:

Menos de 500 p.p.p

82% del tiempo

Entre 500 a 2000 p.p.p

7% del tiempo

Mayor de 2000 p.p.p.

11% del tiempo

b. COAGULACION QUIMICA

La naturaleza coloidal de la mayor parte de la turbidez de las aguas crudas, hacen necesaria la coagulacin qumica para clarificar el agua. Se utiliza almina en cantidades que varan de 10 a 30 miligramos por litro de agua.

Para la mezcla rpida se aprovecha la diferencia de cota entre los presedimentadores y los sedimentadores. A la salida del medidor Parsahll, se produce un resalto hidrulico, asimismo se usa un mezclador tipo bafles, donde se hace la mezcla por turbulencia. Se tiene tambin floculadores tipo bafles, evitndose as, los equipos mecnicos.

c. SEDIMENTACION

Los sedimentadores funcionan en paralelo y son de buena capacidad, permitiendo que el periodo de tiempo entre lavado de los filtros sea ms largo.

d. FILTRACION

Para el filtrado se tiene filtros rpidos convencionales de arena con un espesor de 70 cm sobre una capa de grava de 30 cm de espesor con 4 diferentes gradaciones.

La vlvula efluente est regulada para dejar pasar la tasa mxima de filtracin que en ningn caso excede los 4 galones/min por pie cuadrado; cuando la demanda es mxima.

e. CLORINACION

L a cloracin se hace en tres puntos.

Se pleclorina junto con la aplicacin de almina y cal, para el mejor funcionamiento de los sedimentadores.

Asimismo se clorina antes que el agua sedimentada llegue a los filtros, para mejorar el proceso de filtracin, reduciendo la carga bacteriana y la produccin de algas.

la post clorinacion se realiza al final de la canaleta de agua filtrada, sirviendo para dar la desinfeccin final y asegurar el cloro residual en todo el sistema de agua potable.

2. CAPITULO :ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE

2.3. GENERALIDADES

2.3.2. UBICACIN GEOGRAFICA

La ubicacin de geogrfica es:

Localidad: Matucana

Distrito : Matucana

Provincia: Huarochiri

Departamento : Lima

Altitud : 2375 m.s.n.m.

2.3.3. CLIMA Y TOPOGRAFIA

El clima de Matucana es seco, tpico de la zona de sierra, por su ubicacin en un valle, presentndose temperaturas mximas de hasta 25C en los meses de verano y 05C en las pocas de lluvias (Noviembre-Abril).

La topografa de la Localidad de Matucana es ondulada propia de la regin, con zonas con pendientes pronunciadas en los alrededores. El tipo de suelo predominante es normal y semi rocoso

2.3.4. ACCESOS Y VIAS DE COMUNICACIN

La ruta de acceso es travs de la carretera Central, a la altura del Km 83, que es una carretera asfaltada; el tiempo de viaje total es de 3 horas en mnibus y 2 horas en auto.

Esta localidad se encuentra en la margen derecha del ro Rmac y se accede a travs de la misma carretera central.

Los tipos de vas, distancias y tiempos aproximados de viaje son:

RUTA

DISTANCIA

VIA

TIEMPO (aprox.)

Lima Chosica

50 Km.

Carretera Asfaltada

1.5 Horas

Chosica Matucana

33 Km.

Carretera Afirmada

0.5 Horas

Fuente: Propia

2.3.5. CARACTERISTICAS SOCIO-ECONOMICAS

La actividad principal es la agricultura para consumo propio y venta, as como la ganadera en poca proporcin y comercio. Los cultivos predominantes son: alfalfa, maz, papa, habas y avena.

La comercializacin de sus productos los realiza a travs de pequeos comerciantes, en la ciudad de Chosica y Lima

2.3.6. ASPECTOS URBANISTICOS

Actualmente se han contabilizado 1224 viviendas, agrupadas en 90 manzanas de un solo piso y dos pisos, con calles pavimentadas y de tierra. Las que sern beneficiadas con el proyecto.

Las viviendas son de adobe y material noble en su mayora, con techo de calamina y tejas.

2.4. CONSIDERACIONES BASICAS DE DISEO

2.4.2. POBLACION FUTURA Y DOTACION

2.4.2.1. DETERMINACION DE LA POBLACION DE DISEO

Todo proyecto es elaborado para un determinado tiempo de duracin de vida til y por consiguiente ser necesario determinar la poblacin futura para ese lapso de tiempo. Teniendo una Poblacin actual del ltimo censo 2013 INEI.

Poblacion y Caserios cercanos

N habitantes

Matucana Pueblo

3763 hab.

Huaripachi

799 hab.

Cacachaqui

1445 hab.

FUENTE: INEI-2013

Determinar con exactitud una poblacin futura es evidentemente terico ya que en realidad existen una serie de factores que pueden modificar el incremento de la poblacin.

Entre los mtodos aproximados que nos dan una idea ms clara del aumento de la poblacin tenemos:

METODO RACIONAL

METODO ARITMETICO

METODO GEOMETRICO

Los cuales se desarrollarn seguidamente

Despus de realizar un anlisis sobre el tipo de poblacin, los diferentes mtodos de clculo de poblacin futura y datos disponibles se proceden a los clculos respectivos.

PERIODO DE DISEO (T)

Un sistema de Abastecimiento de agua se proyecta de modo tal de atender las necesidades de una comunidad durante un determinado periodo. El presente proyecto se ha fijado un periodo de 20 aos, en el que los distintos componentes funcionaran en condiciones hidrulicas aceptables, al trmino del cual, el sistema proyectado funcionar en su mxima capacidad.

POBLACIN FUTURA (Pfutura)

Para realizar el clculo de la poblacin de diseo se recopilo la siguiente:

Poblacin y nmero de lotes (informacin recopilada INEI).

La tasa de crecimiento real (r=1.1 %, r art.=155, r geo=1.02%)

Densidad poblacional - Rural (4.3 Hab. /lote).

Periodo de diseo de (T= 20 aos)

Poblacion y Caserios cercanos

N habitantes actual

Matucana Pueblo

3763 hab.

Huaripachi

799 hab.

Cacachaqui

1445 hab.

1) METODO RACIONAL

i. Matucana

ii. Huaripachi

iii. Cacachaqui

2) METODO ARITMETICO

i. Matucana

ii. Huaripachi

iii. Cacaxhaqui

3) METODO GEOMETRICO

i. Matucana

iv. Huaripachi

i. Cacachaqui

Finalmente:

1. METODO RACIONAL

2. METODO ARITMETICO

3. METODO GEOMETRICO

POBLACION DE DISEO

2.4.2.2. DOTACION

Como dotacin se define a la cantidad de agua que se destina para cada habitante y que incluye el consumo de todos los servicios que realiza en un da medio anual, tomando en cuenta las prdidas.

CLASIFICACION DE CLIMAS POR SU TEMPERATURA

TEMPERATURA MEDIA ANUAL(C)

TIPO DE CLIMA

Mayor que 22

Clido

De 18 a 22

Semi- clido

De 12 a 17.9

Templado

De 5 a 11.9

Semifro

Menor que 5

frio

CNA:1992

** Las dotaciones agua se dio segn la tabla anterior o mediante un anlisis estadstico alguna poblacin vecina que tenga las mismas caractersticas

CUADRO: DOTACION DE AGUA POTABLE POR CLIMA Y N DE HABITANTES

DOTACION DE AGUA POTABLE (L/hab/dia)

NMERO DE HABITANTES

CLIMA

CLIDO

TEMPLADO

FRIO

2500 a 15000

150

150

100

15000 a 30000

200

175

125

30000 a 70000

250

200

175

70000 a 150000

300

250

200

Mayor de 150 000

350

300

250

CNA: 1992

La dotacin de agua potable diaria por habitante est en funcin al consumo, el clima, las costumbres y la ubicacin de la poblacin. Por lo que para el caso del presente proyecto y zona rural de costa, se est considerando una dotacin de 150 l/hab./da

2.4.3. VARIACIONES DE CONSUMO

La demanda de agua no es constante durante el ao, inclusive se presentan variaciones durante el da, esto hace necesario que se calculen gastos mximos diarios y mximos horarios. Para el clculo de estos es necesario utilizar Coeficientes de Variacin diaria y horaria respectivamente.

Los valores de los coeficientes de variacin son los siguientes:

2.2.2.1. CAUDAL MEDIO DIARIO

2.2.2.2. CAUDAL MAXIMO DIARIO

El coeficiente de consumo mximo diario (K1) se considera el 130% del consumo promedio anual.

Poblacin (hab.)

K1 ()

Para poblaciones menores a 1000 hab

1.5

Para poblaciones mayores a 10000 hab.

1.2

2.2.2.3. CAUDAL MAXIMO HORARIO

El coeficiente de consumo, mximo horario (K2) se considera el 250% del consumo promedio anual-por tratarse de una poblacin de

Poblacin (hab.)

K2 ()

Para poblaciones menores a 1000 hab

2.5

Para poblaciones mayores a 10000 hab.

1.7

.

Finalmente se tiene el siguiente cuadro de caudales (promedio, diario mximo, mximo horario)

Localidad

Poblacion de diseo(hab.)

Qpromedio

(l/s)

Qmaximodiario

(l/s)

Qmaximo horario (l/s)

Matucana

4591

7.97

10.36

19.92

Huaripachi

975

1.69

2.20

4.22

Cacachaqui

1763

3.26

4.24

8.15

2.4.4. DEMANDA CONTRA INCENDIOS

Poblacin (hab.)

Extinsion

Para poblaciones menores a 10000 hab.

--------------

Para poblaciones entre 10000 hab-100000 hab.

2 Grifos ;Qgrifo=15l/s

Tmin=2 horas

Para poblaciones mayores a 100000 hab.

1 en zona residencial con 2 grifos;Tmin=2horas;Qgrifo=15l/s

1 zona industrial con 3 grifos;Tmin=2horas;Qgrifo=15l/s

2.5. ALMACENAMIENTO DE REGULACION Y RESERVA

2.5.2. UBICACIN

2.5.3. DETERMINACION DEL VOLUMEN DE RESERVORIO

a)

2.5.4. DISEO DEL RESERVORIO

2.5.5. CALCULO DE ELEMENTOS ESTRUCTURALES

2.6. LINEA DE CONDUCCION

El clculo de los dimetros y las prdidas de carga en cada tramo, se realizara con la frmula de Hazen y Williams-METODO APROXIMADO.

Para el diseo de la lnea de conduccin se tom en cuenta los siguientes criterios:

1. Carga disponible o diferencia de elevacin

2. Capacidad para transportar el caudal mximo horario

3. La clase de tubera capaz de soportar las presiones hidrostticas

4. Dimetros

5. La clase de tubera, en funcin del material que la naturaleza del terreno exige para el clculo de los dimetros y perdidas de carga en cada tramo se determinara utilizando la siguiente frmula:

Dnde:

Hf:Perdida de carga en (m).

L:Longitud del tramo en (m).

Q:Caudal en el tramo en (l/s).

D:Dimetro de la tubera en (pulg).

C:Coeficiente de rugosidad (C=140, para PVC)

Finalmente de los clculos:

DISEO DE LA CONDUCCION - TRAMO 1

DESCRIPCIN

VARIABLE

CANTIDAD

UNIDAD

PERDIDA DE CARGA

Hf

13.76

M.C.A.

LONGITUD CONDUCCION

L

1808

M

DIAMETRO TUB. CONDUC.

D

140

Mm

CAUDAL

Q

15.8

LPS

COEF. H.W.

C

140

-

COTA TAPA CAPTACIN

2471.60

COTA SALIDA CAP

2470.60

CARGA ESTATICA

2470.60

PERDIDA DE PRESION

13.78

CARGA DINAMICA

2456.84

2.6.2. CRITERIO PARA EL DISEO

I. ASPECTOS HIDRAULICOS

El objetivo de proporcionar los principales parmetros hidrulicos de conduccin de agua utilizando tubera de PVC.

Velocidades Permisibles

La velocidad permisibles de conduccin del agua dentro de las tubera esta determinadas por los efectos de erosin y de asentamiento de partculas, esto es, el lmite mximo de velocidad depende de la resistencia a la erosin del material del cual este fabricado el tubo, y no as el lmite mnimo el cual es independiente del material.

VELOCIDADES PERMISIBLES PARA TUBERIAS DE DIFERENTES MATERIALES

MATERIAL DE TUBO

VELOCIDAD PERMISIBLE

MINIMA (m/s)

MAXIMA(m/s)

Concreto simple hasta 45 cm

0.3

3.0

Concreto reforzado de 45 cm o mayores

0.3

3.5

Concreto presforzado

0.3

3.5

Asbesto cemento

0.3

5.0

Acero galvanizado

0.3

5.0

Acero sin revestimiento

0.3

5.0

Acero con revestimiento

0.3

5.0

PVC

0.3

5.0

Polietileno de alta densidad

0.3

5.0

Clculos hidrulicos en tuberas

La energa disponible en una seccin cualquiera de la tubera, est dada por la suma de las cargas de posicin (Z), de presin (P/g) y la cintica o de velocidad (V2 /2g) de acuerdo a la figura

GRADIENTE HIDRAULICO Y DE ENERGIA EN TUBERIAS

Las prdidas de energa se deben a la friccin en la tubera y los accesorios o piezas especiales, tales como: reducciones, tees, codos, vlvulas, etc.

En general:

A la lnea que une todos los puntos cuyo valor es igual a la energa disponible E, se le llama Lnea

De Energa (LE) o Lnea de Gradiente de Energa.

A la lnea que une todos los puntos cuyo valor est separado de la lnea de energa por un valor

Igual a "V2 /2g", se le llama Lnea Piezomtrica (LP) o Lnea de Gradiente Hidrulico.

La Carga Disponible (CD) es la altura de la lnea piezomtrica, referida al terreno natural (TN),

Esto es: CD = LP - TN.

Criterios para seleccin de dimetro

El clculo de los dimetros preliminares depende de la velocidad de conduccin dentro del tubo, para tal efecto se utiliza la ecuacin de continuidad.

A la ecuacin se le aplica el factor de transformacin de unidades de (m3 /s) a litros por segundo (l/s) y de metros a milmetros, para Q y D respectivamente; adems haciendo constante el primer trmino la ecuacin queda de la siguiente forma.

:

El cuadro siguiente muestra la constante K para diferentes velocidades de diseo.

Velocidad (m/s)

Constante K

0.6

46.0659

1

35.6825

1.2

32.5735

1.5

29.1346

1.7

27.3672

2.0

25.2313

2.5

22.5676

Frmulas para clculos de prdidas de carga en tuberas

Para los clculos hidrulicos de tuberas existe gran diversidad de frmulas, se aplican las frmulas de Darcy-Weisbach, Hazen-Williams y Manning.

a) Frmula de Darcy Weisbach

Una de las frmulas ms exactas para clculos hidrulicos es la de Darcy - Weisbach ya que para calcular el coeficiente de friccin "f" (o ) toma en cuenta aspectos tales como temperatura del fluido, la rugosidad de la pared del conducto, el dimetro y la velocidad.

La frmula original de tuberas a presin es:

Dnde:

hf = perdidas de carga por friccin (m)

f=coeficiente de friccin ()

L=longitud del tubo (m)

v=velocidad media del flujo (m/s)

g=aceleracin de la gravedad (9.81 m/s2)

D=dimetro interno del tubo (m)

Resolviendo y considerando g = 9.81 m/s2, la frmula de prdidas de carga queda de la siguiente forma:

hf = perdidas de carga por friccin (m)

Q = caudal (l/s)

L = longitud del tubo (m)

D = dimetro interno del tubo (mm)

Para el clculo de f existen diferentes frmulas por citar algunas se dan las siguientes:

Frmula f de Poiseville

Para rgimen laminar desarrollo la siguiente relacin:

Donde:

Re=Nmero de Reynolds () y queda definido como:

VARIACION DE LA VISCOCIDAD CINEMATICA DEL AGUA A PRESION ATMOSFERICA DEL NIVEL DE MAR

Esta frmula es vlida para tubos lisos o rugosos y para Re 2,300 en rgimen laminar.

Dejando el Nmero de Reynolds en trminos de gasto en (l/s) y el dimetro en milmetros, adems de considerar una temperatura promedio del agua de 20 C ( = 1.01 x 10-6 m/s) se tiene:

Q = caudal (l/s)

D = dimetro interno del tubo (mm)

El siguiente cuadro muestra algunas constantes para la frmula de Reynolds con otras temperaturas de flujo.

CUADRO: Valores de la constante para la frmula de clculo del Nmero de Reynolds a diferentes temperaturas

Valores de la constante para la frmula de clculo del Nmero de Reynolds a diferentes temperaturas

Temperatura (C)

Viscosidad cinemtica (m2/s)

Constante para la frmula de Re ()

5

1.52 x 10-6

0.8377 x 106

10

1.31 x 10-6

0.9719 x 106

15

1.15 x 10-6

1.1072 x 106

20

1.01 x 10-6

1.2606 x 106

25

0.90 x 10-6

1.4147 x 106

30

0.80 x 10-6

1.5915 x 106

Frmula f de Colebrook White

Dnde:

= rugosidad absoluta del material (mm)

Re =Numero de Reynolds ()

f= coeficiente de friccin ()

D= dimetro interno del tubo (mm)

La cual es iterativa y es vlida para tubos lisos y rugosos en la zona de transicin y turbulenta y para Re > 4,000.

Frmula f de Swamee - Jain

Para valores de Re mayores a 4,000 es recomendable usar la siguiente expresin.

Todos los trminos definidos anteriormente.

Los valores de rugosidad absoluta se muestran en el cuadro:

VALORES DE RUGOSIDAD ABSOLUTA () PARA DIFERENTES MATERIALES

Material

Rugosidad absoluta (mm)

PVC

0.0015

PE

0.0015

Cobre y latn

0.0015

Asbesto Cemento (A-C)

0.025

Acero rolado nuevo

0.05

Fierro fundido Nuevo

0.25

Fierro Galvanizado

0.15

Concreto Presforzado Freyssinet

0.025

Para el clculo de f se utiliza el DIAGRAMA DE MOODY, en este manual dicho diagrama fue elaborado usando la f de Swamee - Jain para la zona de transicin y turbulenta.

DIAGRAMA DE MOODY

b) Frmula de Hazen Williams

Otra frmula para calcular las prdidas de carga muy utilizada actualmente por su sencillez es la frmula de Hazen-Williams. En esta frmula se usa un coeficiente C de friccin dado para cada material. La frmula en unidades mtricas es la siguiente:

Dnde:

V=velocidad media (m/s)

C=coeficiente de friccin ()

D=dimetro interior del tubo (m)

S=pendiente (m/m)

Despejando para hf, tenemos respectivamente para gasto(Q) y para velocidad(V).

Dnde:

hf=perdidas de carga por friccion (m)

Q=caudal (l/s)

V=velocidad de flujo (m/s)

C=coeficiente de friccion ()

L=longitud de tubera(m)

D=dimetro interior del tubo (m)

Los coeficientes C para diferentes materiales estn dados en el siguiente cuadro.

VALORES DEL COEFICIENTE C PARA USARSE EN LA FORMULA DE HANZEN- WILLIAMS

Material

C ( )

PVC

150

PE

150

Cobre y latn

130

Asbesto cemento (A-C)

135

Acero galvanizado

125

Fierro fundido nuevo

130

Concreto acabado comn

120

c) Frmula de Manning

Por lo general la frmula de Manning se ha usado para canales, trabajando como tuberas de conduccin de agua la frmula se usa considerando el conducto totalmente lleno. Se ha usado profusamente en el clculo de acueductos. La frmula es como sigue:

Dnde:

V=velocidad de flujo (m/s)

n=coeficiente de rugosidad ()

S=pendiente del tubo(m/m)

Rh=radio hidraulico (m)

A=rea del tubo (m2)

Pm=permetro mojado (m)

Calculamos caudal:

Donde:

Q=caudal (m3/s)

n=coeficiente de rugosidad ()

Para tuberas el permetro mojado y el radio hidrulico quedan definidos de la siguiente manera:

Dnde:

D=dimetro de la tubera (m)

La frmula de Manning para tubo completamente lleno es la siguiente:

Haciendo:

Dnde:

hf=perdidas de carga por friccin(m)

D=dimetro interno del tubo (mm)

Q=caudal (L/s)

n=coeficiente de friccin ()

L=longitud del conducto (m)

Los coeficientes n para diferentes materiales estn dados en el siguiente cuadro.

Valores Del Coeficiente N Para Usarse En La Frmula De Manning

Material

n()

PVC

0.009

PE

0.009

Asbesto cemento(a-c)

0.010

Fierro galvanizado

0.012

Fierro fundido nuevo

0.013

Concreto acabado comn

0.013

CALCULO DE PERDIDAS LOCALES

En general las perdidas locales se evalan como sigue:

Dnde:

hx= Perdida de cargas locales debido al accesorio x (m)

Kx= coeficiente segn el tipo de accesorio ()

V2/2g= carga de velocidad (m/s)

Los valores aproximados de Kx para los diferentes tipos de accesorios se muestran en el cuadro siguiente

PIEZA

Kx

Ampliacin gradual

0.30 *(puede variar)

Boquillas

2.75

Compuerta abierta

1.00

Controlador de caudal

2.50

Codo de 90

0.90

Codo de 45

0.40

Codo de 22 30

0.20

Rejilla

0.75

Curva de 90

0.40

Curva de 45

0.20

Curva de 22 30

0.10

Entrada redondeada (r=d/2)

0.23

Entrada normal en tubo

0.50

Ampliacin brusca

(1-(d1/d2)2)2

PIEZA

Kx

Entrada de borda

1.00

Entrada abocinada

0.04

Medidor Venturi

2.50 **

Reduccin Gradual

0.15*

Vlvula de compuerta, abierta

0.20

Vlvula de Angulo, abierta

5.00

Vlvula tipo globo, abierta

10.00

Salida tubo

1.00

Te, pasaje directo

0.60

Te, salida de lado

1.30

Te, salida bilateral

1.80

Vlvula de pie

1.75

Vlvula de retencin(check)

2.50

Reduccin Brusca(D2/D1 0.76)

0.42*(1-(d1/d2)2)2

(1-(d1/d2)2)2

NOTA: Par el clculo de prdidas en ampliaciones y reducciones bruscas se considera a Q y a D en el tramo de menor dimetro, por otro lado la direccin del flujo va de D1 a D2.

METODO DE LAS LONGITUDES EQUIVALENTES

Este mtodo consiste en sumar a la extensin real del tubo, una longitud equivalente a las prdidas de carga que se ocasionan en las piezas especiales en la tubera. A cada pieza especial corresponde una longitud ficticia y adicional. El cuadro siguiente muestra las longitudes equivalentes para diferentes piezas.

UNIVERSIDAD NACIONAL SAN AGUSTN DE AREQUIPA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

PROYECTO:ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE Y SISTEMA DE ALCANTARILLADO PARA LA CIUDAD DE

EST. ING. CIVIL: FRANCO ANTONY QUISPE OROSCO

pg. 30 DOCENTE: ING. JOSE PORTOCARRERO HUACO

CUADRO LONGITUDES EQUIVALENTES A PERDIDAS LOCALES (expresada en metros de tubera rectilnea)

DIAMETRO

CODO 90 RADIO LARGO

CODO 90 RADIO MEDIO

CODO 90 RADIO CORTO

CODO 45

CURVA 90 R/D 1 1/2

CURVA 90 R/D 1

CURVA 45

ENTRADA NORMAL

ENTRADA DE BORDA

VALVULA DE COMPUERTA ABIERTA

VALVULA TIPO GLOBO ABIERTA

VALVULA DE ANGULO ABIERTA

TE, PASO DIRECTO

TE, SALIDA LATERAL

TE, SALIDA BILATERAL

VLVULA DE PIE

SALIDA DE TUBERA

VALVULA DE RETENCION TIPO LIVIANA

VALVULA DE RETENCION TIPO PESADO

mm

pulg

13

0.3

0.4

0.5

0.2

0.2

0.3

0.2

0.2

0.4

0.1

4.9

2.6

0.3

1.0

1.0

3.6

0.4

1.1

1.6

19

0.4

0.6

0.7

0.3

0.3

0.4

0.2

0.2

0.5

0.1

6.7

3.6

0.4

1.4

1.4

5.6

0.5

1.6

2.4

25

1

0.5

0.7

0.8

0.4

0.3

0.5

0.2

0.3

0.7

0.2

8.2

4.6

0.5

1.7

1.7

7.3

0.7

2.1

3.2

32

1

0.7

0.9

1.1

0.5

0.4

0.6

0.3

0.4

0.9

0.2

11.3

5.6

0.7

2.3

2.3

10.0

0.9

2.7

4.0

38

1

0.9

1.1

1.3

0.6

0.5

0.7

0.3

0.5

1.0

0.3

13.4

6.7

0.9

2.8

2.8

11.6

1.0

3.2

4.8

50

2

1.1

1.4

1.7

0.8

0.6

0.9

0.4

0.7

1.5

0.4

17.4

8.5

1.1

3.5

3.5

14.0

1.5

4.2

6.4

63

1

1.3

1.7

2.0

0.9

0.8

1.0

0.5

0.9

1.9

0.4

21.0

10.0

1.3

4.3

4.3

17.0

1.9

5.2

8.1

75

3

1.6

2.1

2.5

1.2

1.0

1.3

0.6

1.1

2.2

0.5

26.0

13.0

1.6

5.2

5.2

20.0

2.2

6.3

9.7

100

4

2.1

2.8

3.4

1.5

1.3

1.6

0.7

1.6

3.2

0.7

34.0

17.0

2.1

6.7

6.7

23.0

3.2

6.4

12.9

125

5

2.7

3.7

4.2

1.9

1.6

2.1

0.9

2.0

4.0

0.9

43.0

21.0

2.7

8.4

8.4

30.0

4.0

10.4

16.1

150

6

3.4

4.3

4.9

2.3

1.9

2.5

1.1

2.5

5.0

1.1

51.0

26.0

3.4

10.0

10.0

39.0

5.0

12.5

19.3

200

8

4.3

5.5

6.4

3.0

2.4

3.3

1.5

3.5

6.0

1.4

67.0

34.0

4.3

13.0

13.0

52.0

6.0

16.0

25.0

250

10

5.5

6.7

7.9

3.8

3.0

4.1

1.8

4.5

7.5

1.7

85.0

43.0

5.5

16.0

16.0

65.0

7.5

20.0

32.0

300

12

6.1

7.9

9.5

4.6

3.6

4.8

2.2

5.5

9.0

2.1

102.0

51.0

6.1

19.0

19.0

78.0

9.0

24.0

38.0

350

14

7.3

9.5

10.5

5.3

4.4

5.4

2.5

6.2

11.0

2.4

120.0

60.0

7.3

22.0

22.0

90.0

11.0

28.0

45.0

Los valores indicadores para vlvulas tipo globo se aplican a llaves de regaderas y vlvulas y llaves de descarga

2.6.3. CARGA DISPONIBLE

2.6.4. GASTO DE DISEO

2.6.5. DISEO DE LA LINEA DE CONDUCCION

2.7. SISTEMA DE DISTRIBUCION

2.7.2. ESQUEMA GENERAL

2.7.3. DISTRIBUCION POR TRAMOS DE LOS GASTOS

2.7.4. CALCULO HIDRAULICO DE LA RED

2.7.5. VALVULAS DE INTERRUPCION

2.7.6. HIDRANTES PARA INCENDIO

2.8. ESPECIFICACIONES TECNICAS

2.9. METRADO Y PRESUPUESTO

3. CAPITULO : SISTEMA DE ALCANTARILLADO

3.3. CAPACIDAD DEL SISTEMA

3.3.2. GENERALIDADES

3.3.3. SISTEMA TIPICO DE ALCANTARILLADO

3.3.4. DETERMINACION DE LA CAPACIDAD DEL SISTEMA

3.4. RED COLECTORA

3.4.2. LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO

3.4.3. DATOS DEL SUBSUELO

3.4.4. TRAZADO DE LA RED DE ALCANTARILLADO

3.4.5. UBICACIN DE LOS REGISTROS

3.4.6. NOMENCLATURA DE LOS REGISTROS

3.4.7. VELOCIDADES PERMISIBLES DE FLUJO

3.4.8. PENDIENTE DE LOS COLECTORES

3.4.9. DETERMINACION DE LOS COEFICIENTES DE CAUDAL

3.4.10. NORMAS PARA EL CLCULO

3.4.11. VERIFICACION DE LAS CONDICIONES HIDRAULICAS DE FUNCIONAMIENTO

3.5. ESPECIFICACIONES TECNICAS

3.6. METRADOS Y PRESUPUESTOS

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5. ANEXOS

6. BIBLIOGRAFIA

6.3. Libros

NORMAS DE DISEO PARA PROYECTOS DE ABASTECIMEINTO DE AGUA POTABLE PARA POBLACIONES RURALES, MINISTERIO DE SALUD-Divisin de saneamiento bsico rural (DISABAR), 1984

AGUA POTABLE PARA POBLACIONES RURALES - sistema de abastecimiento por gravedad sin tratamiento, ROGER AGERO PITTMAN,1997

ABASTECIMIENTO DE AGUAS Y REMOCIN DE AGUAS RESIDUALES ; FAIR, GEYER Y OKUN;1996

DISEO DE REDES DE DISTRIBUCION DE AGUA POTABLE ,CUERVO ALVAREZ JAVIER HUMBERTO,1994

HIDRULICA DE LOS CANALES ABIERTOS ,VEN TE CHOW ;1992

HIDROLOGIA ,MAXIMO VILLON BEJAR 2002

HIDRAULICA DE CANALES ;MAXIMO VILLON BEJAR

MANUAL DE INGENIERA CIVIL , FREDERICK S. MERRIT

MECNICA DE LOS FLUIDOS , VICTOR L. STREETER

HIDROLOGA , WENDER CHEREQUE MORAN

6.4. Tesis

ESTUDIO PROBABILISTICO DE AVENIDAS EN LOS RIOS TAMBO Y MAJES; ANDRES VITALIANO PEREZ PACHARI AREQUIPA-PERU 1989

PROYECTO DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO PARA EL ASENTAMIENTO HUMANO VILLA HERMOSA-IRRIGACION SAN ISIDRO LA JOYA(TOMO I-II); MARIO ANTONIO FUENTES WHITTEMBURY,AREQUIPA PERU 2004

ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE Y SISTEMA DE ALCANTARILLADO PARA EL CONO SUR DE LA CIUDAD DE TACNA (TOMO I-II); EDGAR ESTANISLAO ANC CHOQUE, AREQUIPA-PER 1990.

DISEO HIDRAULICO DE LAS OBRAS DE CAPTACION Y CONDUCCION DE LA IRRIGACION DE LAS PAMPAS DE PANCUERA Y POSCOTA ;JUAN GABINO MENDOZA TICONA

AREQUIPA-PERU 1995

6.5. Pgina web

6.6. Apuntes

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTARILLADO Ing. JOSE PORTOCARRERO HUACO FIC-UNSA - 2014

ESTRUCTURAS HIDRAULICAS Ing. ANDRES VITALIANO PEREZ PACHARI FIC-UNSA - 2014

IRRIGACIONES Ing. JOSE PORTOCARRERO HUACO FIC-UNSA - 2013

HIDROLOGIA Ing. VICTOR RENDON DAVILA FIC-UNSA - 2013

HIDRAULICA Ing. VICTOR RENDON DAVILA FIC-UNSA - 2012

MECANICA DE FLUIDOS Ing. ANDRES VITALIANO PEREZ PACHARI FIC-UNSA - 2012

HUELLA HIDRICA EXTENDIDA EN EL PERU Ing. JULIO M. KUROIWA ZEBALLOS FIC UNI - 2014

APUNTES DE ABASTECIMEINTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO Ing. VIRENDEL FIC UNI 1990

85

.

1

4.87

C

Q

x

D

)

L

x

(1741

Hf

=