red de distribución de ciudad darío

8/13/2019 Red de Distribución de Ciudad Darío

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Universidad Nacional de Ingeniería

Recinto Universitario Pedro Aráuz Palacios

UNI-RUPAP

Departamento de Hidráulica y Medio Ambiente

Ingeniería Sanitaria 1

Sistema de AbastecimientoBomba Tanque Red.



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CONTENIDO

No. Pág.1 Introducción 32 Descripción de Obras Propuestas 43 Criterios de Diseño Empleados 74 Cálculo y Descripción de los Elementos del Sistema 13

4.1 Población y Consumo. 134.2 Fuente de Abastecimiento y Equipo de bombeo. 144.3 Red de Distribución. 184.4 Línea de Conducción por Gravedad 30

5 Conclusiones 356 Recomendaciones 367 Anexos 37



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INTRODUCCIÓN

El siguiente documento es el resultado de un proceso meramente académico,planteado en la asignatura de Ingeniería Sanitaria 1; impartida por la docente Ing.María Baldizón. El cual consiste en un análisis hidráulico de una red de

distribución cerrada, aplicando los conocimientos teóricos adquiridos en el salónde clases. Este documento fue elaborado a lo largo del segundo semestre del año2013.

Una red de distribución de agua es el conjunto de tuberías que suministran agua alas edificaciones con la capacidad de satisfacer el caudal máximo de la hora demáximo consumo. Dependiendo de la topografía, de la vialidad y de la ubicaciónde la fuente de abastecimiento puede ser red tipo ramificada, red tipo malla o redtipo combinada o mixta. Una red de distribución de agua es indispensable para eldesarrollo y estabilidad de una ciudad, esta necesidad fue sustentada por primeravez en Jericó (Israel) en donde almacenaban el agua en pozos y eran trasladados

por medio de canales abiertos por toda la ciudad, no fue hasta la época de losRomanos que lograron perfeccionar esta técnica, sin embargo no se avanzomucho desde ese entonces hasta 1804 cuando fue creada la primera red dedistribución moderna en una ciudad de Escocia.

Para el ingeniero civil es importante poseer conocimientos generales acerca deldiseño de redes de distribución cerradas, vale destacar la importancia de este tipode estructuras en la sociedad actual como antes lo hemos mencionado, debido aque el ingeniero civil es el principal autor de este tipo de obra. Es indispensabletener conocimientos básicos de diseño de redes cerradas, efectos, causas yconsecuencia de un mal diseño, además de saber sus presiones mínimas y

velocidades máximas en cada tubería para obtener cifras de su costo y recursospara que la obra sea factible.

El presente informe ilustra el Diseño de un Sistema de Abastecimiento de Aguapotable, implementado en Ciudad Darío, municipio del departamento deMatagalpa, Nicaragua. Tiene una población de 41.014 habitantes, con unaextensión territorial de 432 km² y una densidad de 95 hab/km².

El proyecto asignado por la Ing. Baldizón consiste en recopilar información de unaurbanización, tal como planta de conjunto, censos, ubicación de la fuente deabastecimiento y curvas topográficas. Así como con las normativas de Enacal y

otras normativas; diseñar una red de distribución cerrada que satisfaga lademanda de la urbanización con bomba y un tanque, así como la demanda de lared en la hora de máxima demanda, determinar qué sucedería si hay un incendio,así como si no hubiera consumo en la red. Con ayuda del programa EPANET seanalizarán estos tres casos.



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DESCRIPCIÓN DE OBRAS PROPUESTAS.

CARACTERÍSTICAS DEL EQUIPO DE BOMBEO

Bomba C-125/410 IMP.3107 1450 RPM 50 Hz Marca Omega

*curva característica anexo 1

CARACTERÍSTICAS DE LA LÍNEA DE CONDUCCIÓN POR BOMBEOSe utilizarán de tubería de 14” , PVC clase 250*ver tabla de diámetro económico y clase de tubería en la sección de “ cálculos y descripción de cada uno de lo elementosdel sistema”

CARACTERÍSTICAS DEL TANQUE DE ALMACENAMIENTO

Diámetro = Altura = 15.058 mts Altura de rebose = 513.43 mts

CARACTERÍSTICAS DE LA LÍNEA DE CONDUCCIÓN POR GRAVEDAD

Tramo Longitud Diámetro Clase Caudal1 A1 448.22 10 100 0.1563

A1 2 45.2 10 150 0.15632 A2 60.91 10 150 0.1563

A2 A3 83.49 12 150 0.1563 A3 3 388.34 12 100 0.1563

3 4 325.62 12 100 0.1563

4 5 371.14 12 100 0.15635 6 373.83 12 100 0.1563*Ver grafico Anexo 5



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CARACTERÍSTICAS DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN.

Tubería Longitud Diámetro Rugosidad Caudal Velocidad(m) (mm) (LPS) (m/s)

1 98.57 350 150 111.65 1.16

2 522.73 200 150 -43.71 1.393 238.69 250 150 87.01 1.774 495.22 150 150 20.22 1.145 215.66 200 150 -31.55 1.006 199.1 200 150 26.03 0.837 83.5 200 150 52.18 1.668 221.03 300 150 43.72 0.629 171.24 100 150 4.74 0.6010 207.54 250 150 -46.25 0.9411 184.23 200 150 44.97 1.4312 165.09 200 150 18.76 0.6013 117.45 200 150 61.34 1.9515 234.6 75 150 3.68 0.8316 244.12 200 150 37.44 1.1917 456.01 150 150 -24.88 1.4118 142.8 175 150 18.85 0.7819 222.8 200 150 22.37 0.7120 271.52 250 150 76.74 1.5621 267.78 100 150 11.48 1.4622 136.12 150 150 -20.66 1.1723 90.96 200 150 -53.34 1.70

24 260.45 150 150 18.69 1.0625 108.33 125 150 -10.31 0.8426 228.09 150 150 15.41 0.8727 387.58 150 150 27.05 1.5328 281.47 150 150 30.64 1.7329 281.96 150 150 24.85 1.4130 246 150 150 12.79 0.7231 95.65 150 150 -16.18 0.9232 102.91 125 150 11.94 0.9733 169.55 125 150 -7.38 0.6034 266.44 125 150 9.71 0.7935 270.11 200 150 -39.11 1.2436 257.55 150 150 -15.91 0.9037 239.71 150 150 14.86 0.8438 222.27 100 150 7.32 0.9340 217.7 75 150 3.42 0.7742 98.86 150 150 12.61 0.7144 198.52 150 150 12.08 0.68



6

45 200.29 175 150 -38.11 1.5846 201.47 150 150 -10.64 0.6047 208.83 75 150 -5.60 1.27

49 204.01 75 150 -4.05 0.9250 296.79 75 150 2.86 0.6551 103.28 75 150 3.72 0.8452 151.56 50 150 1.67 0.8553 387.17 75 150 -4.14 0.9454 443.48 150 150 30.55 1.7356 215.42 150 150 25.49 1.4457 225.2 100 150 10.32 1.3158 382.19 100 150 10.41 1.3359 458.68 100 150 5.90 0.7560 112.21 100 150 12.31 1.5761 114.7 75 150 3.59 0.8162 269.59 75 150 -4.63 1.0563 291.56 50 150 -1.99 1.0164 338.05 50 150 1.67 0.8565 304.69 50 150 -1.70 0.87



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CRITERIOS DE DISEÑO EMPLEADOS

PROYECCIÓN DE LA POBLACIÓN

Método de Proyección PoblacionalEl método utilizado para predecir la población futura es el denominado “Tasa deCrecimiento Geométrico”. Para su uso se tienen los siguientes criterios:

o Ninguna de las localidades tendrá una tasa de crecimiento urbano mayor de4%.

o Ninguna de las localidades tendrá una tasa de crecimiento urbano menordel 2.5%.

o

Si el promedio de la proyección de población por los dos métodosadoptados presenta una tasa de crecimiento:

Mayor del 4%, la población se proyectará en base al 4%, decrecimiento anual.

Menor del 2.5% la proyección final se hará basada en una tasa decrecimiento del 2.5%.

No menor del 2.5%, ni mayor del 4%, la proyección final se harábasada en el promedio obtenido.

DOTACIONES Y DEMANDAS DE AGUA PARA CONSUMO

Dotaciones de agua para ciudades y localidades del resto del país (exceptuandoManagua).

Rango de Población Dotacióngal/hab/día L/hab/día

0 5000 20 755000 10000 25 95

10000 15000 30 11315000 20000 35 13220000 30000 40 15130000 50000 45 17050000 100000 y más 50 189



8

Consumo Comercial, Industrial y Público para ciudades y localidades del resto delpaís (exceptuando Managua).

Se usarán los porcentajes de acuerdo al Consumo Promedio Diario.Consumo PorcentajeComercial 7

Público 7Industrial 2

Caudales Contra Incendio.

Rango de Población Caudales Caudales por TomaDesde Hasta gpm (lps) gpm (lps) gpm (lps)

0 5000 No se considera5000 10000 80 (5) 200 (13) 1 toma de 150 (9)

10000 15000 200 (13) 550 (35) 1 toma de 250 (16)15000 20000 350 (22) 550 (35) 2 tomas de 250 c/u (16)20000 30000 550 (35) 1000 (63) 3 tomas de 250 c/u (16)30000 50000 1000 (63) 1500 (95) 2 tomas de 500 c/u (31)50000 100000 y más 1500 (95) y más 3 tomas de 500 c/u (31)

Factores de Máximas Demandas y Pérdidas en el Sistema:

Estas variaciones del consumo estarán expresadas en porcentajes de lasdemanda promedio diario de la manera siguiente:

Factores PorcentajesDemanda del Máximo Día 130% – 150%

Demanda de la Hora Máxima 250%Pérdidas en el Sistema (fugas) 20%



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PERIODOS DE DISEÑO ECONOMICO PARA LAS ESTRUCTURAS DELOS SISTEMAS.

Tipos de Estructuras CaracterísticasEspeciales

Periodo de Diseño(años)

Presas, DuctosGrandes. Difíciles y costosos deagrandar. 25-50

Pozos, tanques,equipos de bombeo,

plantas depotabilización

Fáciles de ampliarcuando el crecimiento ylas tasas de interés son

bajas. Menor de 3%anual.

20-25

Cuando el crecimiento ylas tasas de interés son

altas. Mayor del 3%anual.

10-15

Tuberías mayores de12” de diámetro.

Remplazar Tuberíaspequeñas es más

costos a largo plazo.20-25

Laterales y tuberíassecundarias menoresde 12” de diámetro.

Los requerimientospueden cambiar

rápidamente en áreaslimitadas.

Para el desarrollocompleto.

ESTACIONES DE BOMBEO

Estaciones de Bombeo de Pozos Profundos.

o Las características de éstas son las de bombear el agua de pozosperforados profundos. Los equipos usados normalmente son bombasturbinas de eje vertical o de motor sumergible.

o La longitud de columna de bombeo dentro del pozo acoplado a la bombaserá diseñada con una pérdida por fricción no mayor del 5% de su longitud.

o La longitud de columna se establece para que se sumerja 6 mts bajo elnivel mínimo de bombeo.

o La velocidad más adecuada es de 1760 revoluciones por minuto (rpm) sóloque no sea posible conseguir ésta se recomienda usar 2900 y 3450 rpm.

o Nunca deberán usarse tuberías de diámetros menores a los diámetros dedescarga de la bomba.



10

o En el extremo de la tubería de succión se instalará una válvula de pie concoladera.

o Si el diámetro de la tubería de succión es mayor que el de la admisión de labomba, deberá conectarse por medio de una reducción excéntrica con su

parte superior horizontal.o El diámetro de la tubería de succión, será igual o mayor que el diámetro de

la tubería de impulsión, será por lo menos el diámetro comercialinmediatamente superior.

o Debe elaborarse un estudio económico comparativo entre varios diámetrospara escoger el más apropiado de la tubería de impulsión.

o Las ampliaciones en la descarga serán concéntricas.

o En la descarga o sartas de la bomba debe proyectarse una válvula decompuerta y una válvula de retención, para el diseño del diámetro serecomienda los valores mostrados en la Tabla siguiente:

Diámetro de Sarta Rango de CaudalesPulgada mm gpm l/s

2 50 0-80 0-53 75 80-200 5-12.64 100 200-400 12.6-25.26 150 400-900 25.2-56.88 200 900-1200 56.8-75.7

10 250 1200-1600 75.7-101

o El diámetro de la sarta está definido por el diámetro del medidor de agua.Según especificaciones AWWA C-704.

o La válvula de retención debe colocarse entre la bomba y la válvula decompuerta.

o Cuando sea necesario, debe proyectarse una válvula de alivio paraproteger la instalación del golpe de ariete.

Diámetro de Válvulas de Alivio de Acuerdo al CaudalDiámetro de Sarta Rango de CaudalesPulgada mm gpm l/s

6 150 1000-2000 63-1264 100 500-1000 31-633 75 250-500 15-312 50 60-250 3.78-151 25 0-60 3.78



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DISEÑO HIDRÁULICO DE LOS SISTEMAS DE CONDUCCIÓN YDISTRIBUCIÓN DEL AGUA.

o Velocidades Permisibles: Se permitirán velocidades de flujo de 0.6 m/s a2.00 m/s.

o Presiones mínimas y máximas: La presión mínima residual en la redprincipal será de 14.00 m; la carga estática máxima será de 50.00 m. Sepermitirán en puntos aislados, presiones estáticas hasta de 70.00 m,cuando el área de servicio sea de topografía muy irregular.

o Diámetro mínimo: El diámetro mínimo de la tubería de la red dedistribución será de 2 pulgadas (50mm).

o La sobre presión por golpe de ariete se calculará con la teoría deJOUKOWSKI.

Valores Orientativos de K Acero k = 0,5Hormigón k = 5Hormigón Armado k = 5Hierro Fundido k = 1Fibrocemento k = 5,4Poliester k = 6,6Plomo k = 5PVC k = 33

o Sistema por Gravedad: El diseño de la red de distribución se hará paratres condiciones de operación.

Consumo de la máxima hora para el año último del período dediseño.

Consumo coincidente. Ese caudal corresponde a la demandamáxima diaria más la demanda de incendio ubicado en uno o variospuntos de la red de distribución.

Demanda cero. En esta condición se analizan las máximas presionesen la red.

o La red demandará del tanque el consumo de la máxima hora, o lademanda coincidente. El tanque trabajará con una altura que permita darlas presiones residuales mínimas establecidas en todos los puntos de lared.



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o Dividir la localidad en áreas tributarias a cada uno de los nudos de lasmallas principales, tomando en cuenta la densidad de población actual yfutura, como también la topografía y las posibilidades de expansión.

o Evitar que las demandas concentradas se localicen en los nudos de las

mallas en distancias menores a los 200 metros o mayores de 300 metros.o Los hidrantes estarán localizados a una distancia de 100 metros cuando se

trate de proteger a las áreas industriales, comerciales o residenciales dealta densidad. Su capacidad de descarga será de 500 gpm (31.5 L/s).

ALMACENAMIENTO

o Para poblaciones menores de 20.000 habitantes, el 25% del consumopromedio diario.

o Para poblaciones mayores de 20.000 habitantes, será necesario determinareste volumen en base al estudio y análisis de las curvas acumuladas(masas) de consumo y de producción, del sistema de agua de la localidadexistente o de una similar.

o Reserva para eventualidades y/o emergencias: Este volumen será igualal 15% del consumo promedio diario.

o Reserva para combatir incendios: La reserva para incendio se hará conun almacenamiento de 2 horas de acuerdo a la demanda de agua paraincendio.

o Localización: Los tanques estarán situados en sitios lo más cercanoposible a la red de distribución, teniendo en cuenta la topografía del lugar ydebe ser tal que produzca en lo posible, presiones uniformes en todos ycada uno de los nudos componentes de dicha red.

o En el diseño de los tanques superficiales debe tenerse en cuenta losiguiente: Se recomienda una altura mínima de 3.00 metros, incluyendo unborde libre de 0.50 metros.

o Debe utilizarse la misma tubería para entrada y salida del agua solo en elcaso que el sistema sea fuente-red-tanque.



CÁLCULOS Y DESCRIPCIÓN DE CADA UNO DE LOS ELEMENTOS DEL SISTEMA

ESTUDIO DE POBLACIÓN Y CONSUMOS (DEMANDA DE AGUA)

Año PoblaciónCober.

Población Dotación Consumo promedio Perdidas Consumo de Max día Consumo de Max hora

conect. No conect.Conect No conect conect total 20%cpd

% lppd lppd lps gpm lps lps gpm lps gpm

2013 17095 90 15386 1710 170 37.85 31.0213 491.7495 6.2043 52.7362 835.9742 83.7575 1327.72372014 17637 90 15873 1764 170 37.85 32.0047 507.3380 6.4009 54.4079 862.4745 86.4126 1369.81252015 18196 90 16376 1820 170 37.85 33.0192 523.4206 6.6038 56.1327 889.8150 89.1519 1413.23562016 18773 90 16896 1877 170 37.85 34.0659 540.0130 6.8132 57.9121 918.0221 91.9780 1458.03512017 19368 90 17431 1937 170 37.85 35.1458 557.1314 7.0292 59.7479 947.1234 94.8937 1504.25492018 19982 90 17984 1998 170 37.85 36.2599 574.7925 7.2520 61.6419 977.1472 97.9018 1551.93972019 20615 90 18554 2062 170 37.85 37.4094 593.0134 7.4819 63.5959 1008.1228 101.0053 1601.13622020 21269 90 19142 2127 170 37.85 38.5953 611.8119 7.7191 65.6119 1040.0803 104.2072 1651.89222021 21943 90 19749 2194 170 37.85 39.8187 631.2064 7.9637 67.6918 1073.0508 107.5105 1704.25722022 22639 90 20375 2264 170 37.85 41.0810 651.2156 8.2162 69.8377 1107.0666 110.9186 1758.28222023 23356 90 21021 2336 170 37.85 42.3832 671.8592 8.4766 72.0515 1142.1606 114.4348 1814.01972024 24097 90 21687 2410 170 37.85 43.7268 693.1571 8.7454 74.3355 1178.3671 118.0623 1871.52422025 24861 90 22374 2486 170 37.85 45.1129 715.1302 9.0226 76.6920 1215.7213 121.8049 1930.8515

2026 25649 90 23084 2565 170 37.85 46.5430 737.7998 9.3086 79.1231 1254.2597 125.6661 1992.05952027 26462 90 23815 2646 170 37.85 48.0184 761.1881 9.6037 81.6313 1294.0197 129.6497 2055.20772028 27300 90 24570 2730 170 37.85 49.5406 785.3177 9.9081 84.2190 1335.0401 133.7596 2120.35782029 28166 90 25349 2817 170 37.85 51.1110 810.2123 10.2222 86.8888 1377.3609 137.9998 2187.57322030 29059 90 26153 2906 170 37.85 52.7313 835.8960 10.5463 89.6432 1421.0232 142.3744 2256.91922031 29980 90 26982 2998 170 37.85 54.4028 862.3939 10.8806 92.4848 1466.0697 146.8877 2328.46362032 30930 90 27837 3093 170 37.85 56.1274 889.7318 11.2255 95.4166 1512.5441 151.5440 2402.27592033 31911 90 28720 3191 170 37.85 57.9067 917.9363 11.5813 98.4413 1560.4917 156.3480 2478.4280

Para el tanque Para la bomba Red de distribución



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FUENTE DE ABASTECIMIENTO Y EQUIPO DE BOMBEO

Diámetro interno ademe o forro del pozo.

Según “Noma técnica para diseño abastecimiento y potabilización de agua” (tabla6.1, pa. 36) para un el diámetro interno ademe oforro del pozo debe ser Igual a

Diámetro de la succión

Verificando si la velocidad se encuentra del rango

Dimensiones del tanque

Diámetro del tanque



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Nivel de bombeo

Longitud de la columna de la bomba o de la succión ( )

Perdidas por fricción en la succión

Diámetro de la descarga

Verificando si la velocidad se encuentra del rango

Nivel de rebose del tanque

Altura estática de descarga



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Carga total dinámica

Para la selección del diámetro económico constamos de los siguientes datos:

Costo = 5.430 (costo nominal para bombeo según certificación N° 052-306- jit/2013)

Tabla costo según tubería

Diámetro Costo(Pulg.) (C$)

14 1300.0012 1050.0010 800.00

Tabla para la selección del diámetro económico

L hpf CTD Pot. CAE CAT CAEquimts. Pie10.00 8350.00 48.10 169.81 566.02 174.94 2827597.93 7802021.65 10629619.5712.00 8350.00 19.79 141.50 471.67 145.78 3448650.01 6301640.63 9750290.6414.00 8350.00 9.34 131.05 436.84 135.01 3193954.61 4801245.20 7995199.81



17

Clase de tubería

ISO 2531 clase 250 (

)

Presión de trabajo ( )

Comparando la presión generada por el sistema, con la presión que soporta latubería.



18

RED DE DISTRIBUCIÓN.

A continuación se detalla el procedimiento de cálculo utilizado para ladeterminación de la red de abastecimiento de la localidad de Ciudad Darío. Este

se ha hecho teniendo en cuenta que el sistema de abastecimiento es Bomba-Tanque-Red. Cabe destacar que se han tomado en cuenta las disposicionesexpuesta en las Normas Técnicas Para el Diseño de Abastecimiento yPotabilización Del Agua (NTON 09 003-99).

Trazado de la red.

Para el trazado de la red se han tomado en cuenta los siguientes criterios:

o Distribuir las tuberías sobre el plano planimétrico de la localidad tratandode que sirvan al mayor número posible de viviendas.

o Sobre el trazado habrá de hacerse la selección de las tuberías queconformarán las mallas principales y los ramales abiertos, que serviránde base para los análisis hidráulicos.

o En el caso de localidades cuyo probable crecimiento futuro sea enextensión, las mallas principales deben ser externas o sea envolviendo laextensión actual y dejando los lados exteriores para crecimiento futuro.

o En caso de características no uniformes, podrán emplearse columnasvertebrales de gran diámetro cerrando las mallas respectivas contuberías de menor diámetro.

o En caso de localidades desarrolladas longitudinalmente a lo largo dealguna vía, se podrá usar un sistema de ramal abierto.

A continuación se muestra el plano planimétrico en el que se detalla la ubicaciónde las calles principales y secundarias y la configuración topográfica del lugar, y asu lado la red o malla de tuberías propuesta.



19

La red presentada albergados tipos de características:La red abierta o de ramales yla red cerrada o de anillos. Se

ha hecho de esta manera conel propósito de generar lasvelocidades y presionespermisibles indicadas en lanormativa. Es importantrecalcar que el “balanceo” dela red se ha hecho en elprograma computarizadoEPANET y la numeracióindicada es la misma que seplasma en dicho software.

La topografía de Ciudad Daríopresenta variaciones altimétricascomprendidas entre los 431m ylos 494 m.



20

Longitud de Tuberías:

El número de tubería presentado en la tabla ha sido utilizado para identificar lastuberías en EPANET.

Tubería Long. Tubería Long. Tubería Long.No. Inicio Fin (m) No. Inicio Fin (m) No. Inicio Fin (m)

1 1 2 98.57 25 18 19 108.33 52 36 37 151.562 1 3 522.73 26 15 20 228.09 53 37 38 387.173 2 4 238.69 27 15 21 387.58 54 34 39 443.484 2 6 495.22 28 17 22 281.47 56 39 40 215.425 4 5 215.66 29 18 24 281.96 57 40 41 225.20

6 5 6 199.09 30 20 25 246.00 58 40 42 382.197 4 7 83.50 31 21 22 95.65 59 41 42 458.688 6 11 221.03 32 22 23 102.91 60 42 43 112.219 3 7 171.24 33 23 24 169.55 61 43 45 114.7010 3 8 207.54 34 25 26 266.44 62 43 44 269.5911 7 9 184.23 35 21 28 270.11 63 43 46 291.5612 8 9 165.09 36 23 29 257.55 64 45 46 338.05

13 9 12 117.45 37 24 31 239.71 65 44 47 304.6915 10 11 234.64 38 26 27 222.2716 11 14 244.12 40 27 28 217.7017 8 15 456.01 42 29 30 98.8618 12 13 142.80 44 31 32 198.5219 13 14 222.82 45 28 34 200.2920 12 16 271.52 46 30 35 201.4721 14 19 267.78 47 32 37 208.8322 15 16 136.12 49 33 34 204.0123 16 17 90.96 50 34 35 296.79

24 17 18 260.45 51 35 36 103.28



22

La elevación que se muestra en la siguiente tabla se ha obtenido del plano decurvas de nivel presente en la sección anexos. Y el caudal concentrado en base ala siguiente fórmula:

Área Total (ATotal) 174.37 Hectárea

1743723.99 Metros Cuadrados

NodoÁrea Tributaria Elevación Qc

NodoÁrea Tributaria Elevación Qc

(m2) (Ha.) (m) (lps) (m2) (Ha.) (m) (lps)1 11006.66 1.10 493 0.99 24 29115.95 2.91 453 2.612 49338.97 4.93 491 4.42 25 34326.56 3.43 453 3.083 24542.20 2.45 482 2.20 26 26692.03 2.67 443 2.394 36723.32 3.67 487 3.29 27 43530.45 4.35 435 3.905 61605.65 6.16 492 5.52 28 49275.31 4.93 452 4.426 28162.37 2.82 494 2.53 29 36750.11 3.68 448 3.307 27388.36 2.74 486 2.46 30 22005.85 2.20 447 1.978 29121.68 2.91 480 2.61 31 31041.76 3.10 446 2.789 26628.41 2.66 483 2.39 32 72325.96 7.23 448 6.4810 40996.80 4.10 486 3.68 33 45136.10 4.51 431 4.0511 28943.86 2.89 491 2.60 34 71063.35 7.11 437 6.37

12 38514.41 3.85 480 3.45 35 45146.74 4.51 445 4.0513 39280.94 3.93 480 3.52 36 22894.85 2.29 446 2.0514 40039.16 4.00 484 3.59 37 34879.42 3.49 443 3.1315 34327.72 3.43 476 3.08 38 46201.27 4.62 459 4.1416 30537.01 3.05 475 2.74 39 56399.16 5.64 434 5.0617 44613.68 4.46 473 4.00 40 53133.35 5.31 443 4.7618 46269.00 4.63 471 4.15 41 49321.91 4.93 443 4.4219 13103.66 1.31 469 1.17 42 44600.32 4.46 457 4.0020 29248.20 2.92 464 2.62 43 23373.29 2.34 459 2.1021 46044.74 4.60 465 4.13 44 32667.86 3.27 458 2.9322 28071.81 2.81 465 2.52 45 21403.22 2.14 459 1.9223 38121.82 3.81 462 3.42 46 40796.68 4.08 453 3.66

47 19012.06 1.90 445 1.70



23

Condiciones de Análisis.

Los datos antes expuestos de la red han sido introducidos en EPANET paraanalizar todos los casos que a continuación se detallan:

o Bombeo de Máximo Día con Consumo de Máxima Hora.

Para esta condición de análisis se ha introducido a la red un caudal de 156.348lps. Se han variado los diámetros de las tuberías con el fin de mantenervelocidades de flujo entre 0.6 y 2 m/s. En cuanto a las presiones, se hanmantenido entre los 14 y los 70 m. Se ha tomado 70 metros como límite superiorpor lo expuesto en la normativa, en la que se detalla lo siguiente:

“Se permitirán en puntos aislados, presiones estáticas hasta de 70.00 m, cuandoel área de servicio sea de topografía muy irregular.”

A continuación se muestran los resultados una vez balanceado el sistema enEPANET:Tabla para la Verificación de Velocidades.

Tubería Longitud Diámetro Rugosidad Caudal Velocidadm mm LPS m/s

1 98.57 350 150 111.65 1.162 522.73 200 150 -43.71 1.393 238.69 250 150 87.01 1.774 495.22 150 150 20.22 1.145 215.66 200 150 -31.55 1

6 199.1 200 150 26.03 0.837 83.5 200 150 52.18 1.668 221.03 300 150 43.72 0.629 171.24 100 150 4.74 0.610 207.54 250 150 -46.25 0.9411 184.23 200 150 44.97 1.4312 165.09 200 150 18.76 0.613 117.45 200 150 61.34 1.9515 234.6 75 150 3.68 0.8316 244.12 200 150 37.44 1.1917 456.01 150 150 -24.88 1.4118 142.8 175 150 18.85 0.7819 222.8 200 150 22.37 0.7120 271.52 250 150 76.74 1.5621 267.78 100 150 11.48 1.46



25

Tabla para la Verificación de Presiones.

Nodo Presión Nodo Presión Nodo Presiónm m m

1 20.43 17 30.87 33 61.61

2 22.15 18 31.18 34 57.883 27.42 19 33.75 35 51.624 23.94 20 38.79 36 49.645 18.03 21 33.85 37 50.286 15.45 22 34.32 38 29.797 24.05 23 36.62 39 53.768 28.82 24 46.10 40 42.299 25.56 25 49.00 41 38.8010 21.02 26 57.76 42 22.2711 18.21 27 63.93 43 17.8612 26.87 28 45.16 44 15.0213 27.31 29 49.39 45 16.8414 23.80 30 50.08 46 17.5915 27.82 31 52.08 47 23.1216 29.88 32 49.51

Esquema de presiones y velocidades para la red en la hora de mayor consumo enel día de máximo consumo



26

o Sin Consumo en la Red.

Esta condición nos ayuda a determinar la clase de tubería a utilizar en la red,porque es bajo esta condición donde se generan las máximas presiones.

Tabla de Presiones Generadas.

Nodo Presión Nodo Presión Nodo Presiónm m m

1 38.00 17 58.00 33 100.002 40.00 18 60.00 34 94.003 49.00 19 62.00 35 86.004 44.00 20 67.00 36 85.005 39.00 21 66.00 37 88.006 37.00 22 66.00 38 72.00

7 45.00 23 69.00 39 97.008 51.00 24 78.00 40 88.009 48.00 25 78.00 41 88.0010 45.00 26 88.00 42 74.0011 40.00 27 96.00 43 72.0012 51.00 28 79.00 44 73.0013 51.00 29 83.00 45 72.0014 47.00 30 84.00 46 78.0015 55.00 31 85.00 47 86.0016 56.00 32 83.00

La mayor presión generada en la red es igual a 100 m ubicada en el nodo 33.

En la normativa se establece realizar el análisis de sobre presiones ayudándosede la teoría de Joukowski, es por esto la realización del siguiente análisis:

Las velocidades máximas de flujo y las tuberías donde estas se encuentran fueronobtenidas en el análisis anterior (Bombeo de Máximo Día con Consumo deMáxima Hora). Estas velocidades, los diámetros de tuberías y la presión máxima(100m) del sistema serán utilizados para definir la clase de tubería haciendo usode la fórmula de Joukowski:



27

PVC-Clase 250Diámetro Vmax i e a DH Ptrab.

(pulg) (m/s) (mm) (mm) (m/s) (m) (m)2 1.01 53.21 3.56 425.42 43.80 143.803 1.27 78.44 5.23 424.76 54.99 154.994 1.57 100.84 6.73 424.94 68.01 168.016 0.97 148.46 9.91 424.98 42.02 142.028 1.95 193.28 12.9 424.95 84.47 184.47

10 1.77 240.95 16.05 424.57 76.60 176.6012 0.62 285.75 19.05 424.73 26.84 126.84

La tubería de PVC-Clase 250 puede trabajar a presiones menores de 175.77 m.Los resultados de la tabla anterior demuestran que las tuberías cuyos diámetrossean de 2, 3, 4, 6 y 12 pulgadas pueden ser de esta clase de tubería. En cambiopara las tuberías 8 y 10 se recomiendo utilizar tuberías de mayor resistencia.

Esquema de presiones y velocidades para la red sin consumo



28

o Con Consumo e Incendio

Para la determinación del caudal contra incendio se ha hecho uso de la tablaexpuesta en la normativa en donde se establecen rangos de caudales endependencia de la población considerada. En nuestro caso, a Ciudad Darío le

corresponde un caudal de 66lps. Este está condicionado por la capacidad dedescarga de los hidrantes de 31.5 lps.

Haciendo uso del primer análisis se pudo determinar que los nodos de menorpresión en la red son 6, 17 y 44 con valores 15.45, 30.87 y 15.02 respectivamente.Esto para poder determinar el punto en el que la demanda del incendio causa lascondiciones más críticas de la red.

Se ha seleccionado el nodo No. 6 por presentar la distribución de población másdensa. A continuación los resultados obtenidos mediante EPANET:

Esquema de presiones y velocidades para el consumo crítico en la red másincendio



29

Nodo Demanda Presión Nodo Demanda Presión Nodo Demanda PresiónLPS m LPS m LPS m

1 0.99 14.38 17 4 20.57 33 4.05 51.382 4.42 15.81 18 4.15 20.78 34 6.37 47.653 2.2 18.79 19 1.17 23.24 35 4.05 41.344 3.29 15.46 20 2.62 28.71 36 2.05 39.365 5.52 7.31 21 4.13 23.63 37 3.13 39.976 68.53 2.87 22 2.52 24.07 38 4.14 19.487 2.46 15.31 23 3.42 26.34 39 5.06 43.548 2.61 19.85 24 2.61 35.77 40 4.76 32.079 2.39 16.26 25 3.08 38.91 41 4.42 28.5710 3.68 8.61 26 2.39 47.65 42 4 12.0511 2.6 5.8 27 3.9 53.79 43 2.1 7.6412 3.45 16.5 28 4.42 34.94 44 2.93 4.79

13 3.52 16.5 29 3.3 39.11 45 1.92 6.6214 3.59 12.51 30 1.97 39.8 46 3.66 7.3615 3.08 17.75 31 2.78 41.76 47 1.7 12.916 2.74 19.6 32 6.48 39.19

Los resultados obtenidos demuestran que un incendio en la zona más poblada de

la ciudad causaría disminuciones de presiones en las áreas que rodean el sectorafectado y aquellas que se encuentran en las partes más alejadas de la red.



30

LÍNEA DE CONDUCCIÓN POR GRAVEDAD

Según el perfil (anexo 2) podemos distinguir los puntos críticos (cota más baja y

cota más elevada) que son:Pto. Cota Dist. Horizontal Dist. Inclinada

1 546.058 0493.42

2 469 490532.75

3 495 1022.12325.62

4 481 1347.443741.14

5 498 1718.2373.83

6 513.43 2092

Clase de tubería

Según “Abastecimiento de agua teoría y diseño” de Simón Arocha Ravelo las

tuberías tienen una carga estática equivalente que pueden soportar (anexo 3) deeste modo podemos determinar que clase de tubería emplear en la línea deconducción por gravedad para que pueda soportar las presiones:

Clase CotaDesde Hasta

100 546.058 476.058150 476.058 441.058

En la mayor parte de los tramos podemos ocupar clase100 ya estos puntos estánpor encima de la cota 476.058 sin embargo el punto 2 esta por debajo de esta cota(469) en este caso tendremos que determinar en que punto hay q realizar latransición de clase de tubería:



31

Modificando la línea de conducción (anexo 4):

Pto. Cota Dist. Horizonta Dist. Inclinada Clase de tubería1 546.058 0

448.22 100 A1 476.058 445.1192

45.22 1502 469 490

144.41 150 A4 476.06 634.45

388.34 1003 495 1022.12

325.62 1004 481 1347.44

3741.14 1005 498 1718.2

373.83 1006 513.43 2092



32

Selección del diámetro

Asumiendo que la tubería es de P.V.C

o Chequeo del Pto. 3





33

La presión residual en el pto. 6 debe ser igual a 20.43 m.c.a., para lograr esto sedebe hacer una combinación de diámetro de tubería.

(10”)

(12”)

Corr esponde a (10”)

Corresponde a (12”)

Modificando la línea de conducción (anexo 5)

Pto. CotaDist.

HorizontalDist.

Inclinada Clase de tubería Diámetro1 546.058 0

448.22 100 10 A1 476.058 445.1192

45.22 150 102 469 490

60.989 150 10 A2 471.976 550.9168

83.421 150 12

A3 476.058 634.45 388.34 100 123 495 1022.12

325.62 100 124 481 1347.44

3741.14 100 125 498 1718.2

373.83 100 126 513.43 2092



35

CONCLUSIONES

El diámetro obtenido para la línea de conducción por bombeo en el calculodel diámetro económico cumple con ser el mas económico, sin embargo

esta deducción no es del toda cierta ya que no se disponían de los preciosreales de las tuberías y se dedujeron de catálogos colgados en internet,vale la pena destacar que este diseño es meramente académico por lo cualcarece también del diseño de los accesorios.

La bomba utilizada para bombear el agua desde la fuente hasta el tanquecumple con los requisitos técnicos sin embargo, consideramos que debe deexistir bombas con mayor capacidad para aumentar la eficiencia, debido aque la eficiencia obtenida por esta bomba (60%) es muy baja, vale la penadestacar que esta bomba con su curva características se dedujeron de

catálogos colgados en internet.

La característica de la línea de conducción por gravedad cumple con losrequisitos.

En el primer caso de análisis en donde se manifiestan los máximosconsumos se generan las máximas velocidades en el sistema y son estas

las que condicionan la determinación de los diámetros de las tuberías. Losdiámetros requeridos para suplir las necesidades del sistema son lossiguientes: 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 y 14 pulgadas.

En el segundo caso de análisis, se generan las máximas presiones en lared, necesarias para determinar la clase de tubería. Según la fórmula deJoukowski, se pudo concluir que la tubería de PVC-Clase 250 (SOR-17,

ASTM-2241) tiene la capacidad de resistir las presiones antes

mencionadas.



36

RECOMENDACIONES

Las 3 bombas seleccionadas para este proyecto pueden ser cambiadas poruna sola o por 2 con características diferentes, tal vez con precios demantenimiento y adquisición mas baratos

Un incendio en la red provoca la aparición de zonas en donde las presionesdisminuyen por debajo de los 14 m. Esto podría evitarse añadiendo untanque en dicha parte de la red (zona sur de la ciudad).



37

ANEXOS

Anexo 1. Curva característica de la bomba.

red de distribución de ciudad darío

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