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SISTEMAS DE ACUEDUCTOS Ing. JAIME BARAJAS LEÓN 2015 ADUCCIONES. 8
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SISTEMAS DE ACUEDUCTOS
Ing. JAIME BARAJAS LEÓN
2015
ADUCCIONES.8
HIDRAULICA DE LOS CONDUCTOS
Los primeros experimentos relativos al
flujo de agua en tuberías se llevaron a
cabo en el año de 1850, cuando Darcy
y Weisbach dedujeron
experimentalmente una expresión
para calcular las pérdidas:
h = (f*L / do) * (v2 / 2g)
en donde :
h= Pérdida de la carga (m/m)
L= Longitud del tubo(m)
do= Diámetro (m)
V= Velocidad media del agua (m/s)
g= Gravedad(m/s2 )
f= factor de fricción
COEFICIENTE DE FRICCIÓN
El coeficiente de fricción de Darcy,
f, para tuberías de sección
circular se obtiene utilizando las
siguientes ecuaciones:
Flujo laminar (Re < 2000)
Flujo turbulento (Re > 4000)
Flujo Laminar: f= 64/Re
COEFICIENTE DE FRICCIÓN
Flujo turbulento (Re > 4000)
Blasius f= 0.316/Re 0.25
Prandtl-Von Kárman (1920)
f= 2(8g) 0.5 log ( 14.8 *R)
KS
NÚMERO DE REYNOLDS-DIAGRAMA DE MOODY
Como alternativa, puede
utilizarse el diagrama de
Moody para evaluar el factor
f.
Deben evitarse diseños con
flujos en la zona de transición
(2000 < Re < 4000) .
ECUACIONES EMPÌRICAS
MANNING
HAZEN WILLIAMS
FLAMANT
ECUACIÓN DE MANNINGEl ing. Irlandés Robert Manning en el año de 1889, a la edad
de 73 años propuso una fórmula basada en el trabajo de Darcy y Bazin ( 1855-1860) en canales experimentales reales .
Manning seleccionó 7 ecuaciones de flujo uniforme para velocidad en canales abiertos y calculó la velocidad en un rango de R entre 0.35 y 30 m en cada fórmula para una pendiente dada.
De etos resultados preliminares, concluyó que la velocidad era proporciona a R 4/7 y S ½ .
Para obtener una ecuación más general, analizó los resultados de Bazin en canales semicirculares revestidos con mortero y concluyó que el exponente de R era muy cercano a los 2/3 .
Q=(1/n)*A* R 2/3 S ½
DETERMINACIÓN DEL “ n de Manning”
Es una medida de la rugosidad de las paredes de la tubería .
Si n aumenta, la velocidad disminuye y la profundidad normal aumenta. El flujo se frena por fricción.
Si n disminuye, la velocidad aumenta y la profundidad normal disminuye. La capacidad hidráulica aumenta = mayor caudal.
M1. Material del conducto
2. Forma y tamaño del conducto
3. Profundidad de flujo
4. Tipo de uniones
5. Número de uniones por unidad de longitud
6. Desalineamiento horizontal del conducto
7. Desalineamiento vertical del conducto por efecto de las uniones
8. Depósitos de material en el conducto
9. Entrada de flujos laterales puntuales al conducto
10. Penetración de raíces
11. Crecimiento de biofilmes en el interior del conducto
n de manning
Para los niveles de complejidad de sistema medio alto y
alto, el valor del coeficiente n de rugosidad de Manning en
tuberías de pared lisa debe definirse entre 0.009 y 0.013,
previa aprobación de la empresa prestadora del servicio de
recolección y evacuación de aguas residuales.
Para los niveles de complejidad de sistema bajo y medio,
donde las condiciones de mantenimiento preventivo se
hacen en forma ocasional, el coeficiente n de rugosidad de
Maning se debe establecer con base en la tabla que se
presenta a continuación.
1. Deformación del colector
Material n
CONDUCTOS CERRADOS
Asbesto - cemento 0.011 - 0.015
Concreto prefabricado interior
liso
0.011 - 0.015
Concreto prefabricado interior
rugoso
0.015 - 0.017
Concreto fundido en sitio,
formas lisas
0,012 - 0,015
Concreto fundido en sitio,
formas rugosas
0,015 - 0,017
Gres vitrificado 0.011 - 0.015
Hierro dúctil revestido
interiormente con cemento
0.011 - 0.015
PVC, polietileno y fibra de
vidrio con interior liso
0.010 - 0.015
Metal corrugado 0.022 - 0.026
ECUACIÓN DE HAZEN -WILLIAMS
En 1902 se estableció la fórmula de Hazen Williams, tanto paratuberías como para canales en régimen turbulento. Hoy en díasu uso se ha generalizado solo para tuberías yespecíficamente para diámetros menores de 2”. A la fórmulade Hazen-Williams se le critica el ser empírica y el no poderseutilizar en líquidos diferentes al agua. Sin embargo suprecisión ha sido suficientemente probada.
La fórmula original en el sistema inglés (Q en pies3 / seg y Ø en pies es :
Q = 1.318 C * D 2.63 * S0.54
ECUACION HAZEN-WILLIAMS
Donde “C” se conoce como el coeficiente de Hazen-Williams y es propio de cada material y S es el gradiente hidráulico (pendiente de la línea piezométrica) en m/m
Si se utiliza el sistema métrico (Q en M3/ seg y Ø en metros), la fórmula se expresa como :
Q = 0.2785 C*D2.63 * S0.54
En Colombia es usual utilizar el caudal en litros/seg y el Ø en pulgadas, en cuyo caso la ecuación se transforma en :
Q = 0.0178C * do2.63 * S0.54
ECUACION DE HAZEN-WILLIAMS
RESTRICCIONES
SOLO TRANSPORTE DE
AGUA
do mayores a 2”
Velocidad màxima 3 m/seg
C COEFICIENTE DE HAZEN
TIPOS DE TUBERÍAS C
Asbesto cemento 140
P.V.C 150
Ladrillo 100
Hierro galvanizado- HIERRO
DÙCTIL
120
Acero 145
Cobre 140
ECUACION DE FLAMANTLa fórmula de Flamant ha sido la más
comúnmente adaptada para tuberías de pequeño diámetro ( MENOR DE 2”).
J= 4Cf V1.75
/do1.25
J=6.1 Cf Q1.75/do4.75
Cf = 0.0001 PVC
EMPLEADA EN REDES DE DISTRIBUCIÓN EN EDIFICIOS
ECUACIÓN DE COLEBROOK -
WHITE
fd
k
f o
s
Re
51.2
7.3log2
110
ECUACIÓN DE COLEBROOK -WHITE y
ECUACIÒN DE DARCY
fd
k
f o
s
Re
51.2
7.3log2
110
h = (f*L / do) * (v2 / 2g)
1
2
DE LA ECUACIÒN 2 SE DESPEJA f
ghd
Lv
ghd
Lv
f
Lv
ghdf
o
f
o
2
2
1
2
1
0
2
2
ghd
Lv
d
k
ghd
Lv
o
s
o 0
102Re
51.2
7.3log2
2
3
IGUALANDO 1 Y 3
ECUACIÓN DE COLEBROOK -WHITE y ECUACIÒN DE DARCY
ooe
vdvdR
ghdvd
Lv
d
k
ghd
Lv
o
s
o 00
102
51.2
7.3log2
2
Lghd
vd
v
d
k
Lghd
v
o
s
o 00
102
51.2
7.3log2
2
REEMPLAZANDO
Se OBTIENE
DIVIDIENDO POR L SE TIENE
HIDRAULICOGRADIENTEL
hJS
f
W .
gdSdd
k
gdS
v
wo
s
ow 00
102
51.2
7.3log2
2
REEMPLAZANDO Y CANCELANDO v
Aplicando ecuaciòn de continuidad
ECUACION FINAL
gdSdd
kAgdSQ
wo
sow
00
102
51.2
7.3log**22
Rugosidad Ks (m) MATERIAL
1.5 * 10-6 PVC
4*10-4 CONCRETO
3*10-4 GRES
1.5 *10-4 HF-HG
1.2 *10-4 HIERRO DUCTIL
PRESENTACION PLANOS
D_
38
68
67
D_
37
D_
36
63
66
65
64
62
61
D_
35
60
59
D_
34
58
57
D_
33
56
55
54
53
D_
32
51
D_
31
50
49
69
8.0
6
69
8.4
0
70
5.8
4
70
0.7
3
70
2.9
6
70
1.2
5
69
6.9
9
69
9.0
7
69
8.3
2
70
0.2
2
69
6.5
7
69
1.6
9
69
7.2
7
68
9.7
7
69
2.5
8
69
6.1
7
68
8.7
5
69
8.1
7
68
1.5
8
68
4.2
2
68
4.3
2
68
9.5
6
69
1.4
5
69
1.8
1
68
9.5
8
69
1.1
9
69
0.8
4
46
D_
30
47
45
D_
29
43
D_
27
41
42
40
D_
26
38
71
5.1
7
71
6.9
9
71
2.8
5
71
2.0
6
71
0.9
8
71
2.1
8
71
0.9
0
70
2.1
8
70
0.1
7
70
1.8
6
71
2.7
8
70
3.5
1
PUNTO 34
D_
25
36
35
33
32
29
28
-3
D_
24
28
-2
D_
23
28
-1
28
27
-1
26
25
D_
22
24
D_
21
21
D_
18
20
D_
17
D_
5
19
D_
15
D_
14
D_
13
17
D_
11
16
D_
10
14
13
CA
3-S
A
CA
2-S
A
CA
1-S
A
45
C
ABSCISA
TERRENOCOTA
74
9.2
3
74
8.3
0
74
8.1
0
74
7.5
5
74
4.6
3
74
2.9
6
74
5.5
8
73
7.1
9
74
0.3
0
73
5.1
1
73
6.9
4
73
4.3
1
73
4.8
7
73
3.1
4
73
3.9
1
73
0.6
5
73
1.5
1
72
5.6
9
73
0.7
3
72
5.8
2
72
8.3
0
72
3.5
2
72
2.1
8
71
9.0
8
72
1.6
0
71
9.3
4
72
4.2
9
72
3.1
5
72
5.3
6
72
1.6
4
72
2.4
1
71
6.8
2
71
4.4
5
71
6.8
4
71
9.4
8
71
7.4
5
74
8.8
1
71
5.9
2
PIEZOMETRICACOTA
COTATUBERIA
TUBERIADIAMETRO
PRESIÓN(m.c.a)
122.84°
CA
1-E
N7
48
.30
CA
3-E
N7
47
.55
CA
2-E
N7
48
.10
DE
S-E
N7
47
.82
PLANTA Y PERFIL
UBICACIÓN GENERAL
ACUEDUCTO LA CHINA - TROYA
DE 71
PLANO :CONTIENE :
ESC HOR 1 : 2500
ESCALA :FECHA :DIGITALIZO :
CALCULO :
LEVANTAMIENTO :
REVISION : ESC VERT 1 : 500
PLANTA
1:1000
PERFIL
1:1000 H
1:100 V
PLANOS-PLANTA
14.36°
PLANOS PERFIL
326.7
23
4
323.9
68
K0+
235.9
21
2
332.7
69
3
K0+
222.9
3
D4
K0+
200.7
0
D5
K0+
209.7
3323.4
57
323.4
19
6
K0+
194.4
15
K0+
187.5
2
326.2
64
326.5
06
K0+
168.8
7
D2
K0+
138.4
7335.6
07
D3
K0+
156.3
4
331.3
56
D1
K0+
110.7
4339.0
49
324.1
29
7
K0+
196.6
1
338.6
7338.6
7
326.1
2
322.8
6
330.7
6
323.5
3
337.0
2
336.5
5
337.4
2
336.7
4
10.9
0
13.6
9
6.6
6
13.2
1
0.0
0
PUNTO
REFERENCIA
ABSCISA
COTA TERRENO
COTA CLAVE
PIEZOMETRICA
PRESION (m.c.a)
PERFIL HIDRAULICO
326
.72
34
323
.96
8K
0+
23
5.9
212
332
.76
93
298
.51
4K
0+
60
6.1
5D
13
301
.27
4K
0+
58
7.6
9D
12
33
K0
+5
98
.13
T1
1K
0+
60
4.5
1
299
.35
0
298
.55
8
32
K0
+5
68
.63
302
.39
2
31
K0+
55
3.5
53
03
.79
4
28
K0
+4
97.0
83
09
.92
0
29
K0
+5
15.3
23
09
.91
0
D11
K0
+4
75.5
33
12
.53
2
27
K0
+4
57.7
93
13
.01
6
D10
K0
+4
43.5
83
14
.25
7
25
K0
+4
15.1
0
26
K0
+4
24.0
6
316
.99
1
314
.90
2
D9
K0
+4
01.4
33
19
.81
3
24
K0
+3
85.3
13
18
.00
5
30
K0
+5
34.2
63
05
.62
9
23
K0
+3
64.8
93
16
.86
7
21
K0
+3
35.4
23
14
.73
2
22
K0
+3
53.4
23
15
.54
3
D8
K0
+3
23.8
63
15
.09
6
19
K0
+3
10.4
0
17
K0
+2
96.8
7
317
.36
8
318
.65
5
D7
K0
+2
82.3
53
21
.13
0
16
K0
+2
66.1
9
15
K0
+2
60.2
2
321
.38
9
320
.89
7
K0
+2
22.9
3
13
K0
+2
42.1
53
19
.65
3
D4
K0
+2
00.7
0
D5
K0
+2
09.7
33
23
.45
7
323
.41
9
D6
K0
+2
51.6
53
24
.51
2
6
K0
+1
94.4
15
K0
+1
87.5
2
326
.26
4
326
.50
6
K0
+1
68.8
7
D2
K0
+1
38.4
73
35
.60
7
D3
K0
+1
56.3
4
331
.35
6
D1
K0
+1
10.7
43
39
.04
9
324
.12
97
K0
+1
96.6
1
33
8.6
7
32
0.5
3
32
6.1
2
32
2.8
6
33
0.7
6
32
3.5
3
32
0.3
0
32
3.9
1
30
9.3
2
31
1.9
3
31
4.1
3
31
4.5
31
4.3
31
9.2
13
32
.43
33
1.9
4
33
4.1
0
33
.85
33
0.8
3
33
0.3
7
30
9.3
1
30
0.6
7
29
8.9
2
30
5.0
3
1273800 E
1273700 E
1273500 E
1273600 E
PUNTO
REFERENCIA
ABSCISA
COTA TERRENO
COTA CLAVE
PIEZOMETRICA
LINEA DE CARGA ESTATICA
ADUCCIONES ACUEDUCTO DEL RIO ZULIA
RELLENO DE
MATERIAL DE
SIN PIEDRAS
EXCAVACION
Variable
EXCAVACION PARA INSTALACION DE LA
TUBERIA DE ADUCCION
ESC : _______________________1:20
TUBERIA Ø 3"
CAPA DE ARENA
0,10
ACCESORIOS
CODOS
VÁLVULAS DE CORTE
VÁLVULAS DE VENTOSA
VÁLVULAS DE PURGA
VÁLVULAS REDUCTORAS
CÁMARAS DE QUIEBRE
PASOS ELEVADOS
CODOS Horizontales
=45 o
Los codos en la planta
se determinan en base
al ángulo de deflexión
. Se utilizan los
codos comerciales de
11 1/4o 22 1/2o
45o 90o y se
utiliza la deflexión
máxima permita en la
tubería de PVC de 6o.
CODOS VERTICALES( cambio de pendiente)
+
+
+
+
--
--
--
--
Suma de
pendientes
Diferencia de
pendientes
SUMA O
DIFERENCIA
CODO
8.7% - 30%
31%-53%
54%-83%
84%-119%
120%-180%
11 ¼
22 ½
22 ½ + 11 ¼
45
45 + 11 ¼
Codos especialesSon los codos cuyas tangentes determinan ángulos con un plano horizontal
y además tienen deflexión en el mismo plano. Esto ocurre cuando hay coincidencia en cambio de direcciòn y pendiente en un trazado
Para determinar estos codos se debe calcular el ángulo verdadero entre tangentes; :
Cos = Cos Cos Cos + Sen Sen
= Angulo entre tangentes
, = Angulo entre las tangentes y un plano horizontal
= Deflexión horizontal
Una vez determinado el ángulo entre tangentes se escoge el codo requerido con base es èste.
p1
PERFIL
p1PLANTA
PLANTA ANCLAJE
.70
.40
.70
.21
.21
Anclaje en concreto 1:2:3
Codo 45º Ø16"
Material de relleno
ASTM Tipo I o II
CORTE ANCLAJE
.45.45 D=16"
1.30
Accesorio a anclar
CORTE A-A'
.40
.40
.475
.475
1.35
ASTM Tipo I o II
Anclaje en concreto de 21 MPa
Material de relleno
VÁLVULAS DE CORTE
VÁLVULAS DE VENTOSA
B'
Ø 3" I = 2%
TUBERIA DE DRENAJE
REGISTRO
Ø 3"Ø 3"
B
0,12
0,800,12 0,12
0,80
0,12
VARIABLE
Ø 3"
0,10
PLANTA Y CORTE DE CAJA PARA VALVULAS DE VENTOSA
ESC : _______________________1:20
Las ventosas tendrán los siguientes diámetros mínimos:
Para tuberías con diámetro nominal menor o igual a 100 mm (4
pulgadas) el diámetro mínimo será de 50 mm (2 pulgadas).
Para tuberías con diámetro nominal mayor que 100 mm (4
pulgadas) el diámetro mínimo de las ventosas será de 75 mm (3
pulgadas
CONCRETO DE 2500 PSI
B'
Ø 3"
0,09
VARIABLE
0,12
0,12 0,12
Ø 3"
Ø 3"
Ø 3"
Ø 3"
0,80
0,80
0,12
0,12
Ø 3"
PLANTA Y CORTE DE CAJA PARA
VALVULAS DE PURGAESC : _______________________1:20
Se recomienda que el diámetro de la tubería de desagüe esté entre 1/3 y ¼ del
diámetro de la tubería principal, con un mínimo de 75 mm (3 pulgadas) para
tuberías mayores a 100 mm (4 pulgadas). Para diámetros menores debe
adoptarse el mismo diámetro de la tubería principal
DETALLE ACCESORIOS PERFIL
CÁMARA DE QUIEBRE
PASO ELEVADO
PASO ELEVADO
![[XLS]dgrh.salud.gob.mxdgrh.salud.gob.mx/Art74/2016/S17_Morelos_1T_2016.xlsx · Web view8 6171 8 8684.85 8 6336 8 8139.9 8 14605 8 13016 8 5318 8 12757.1 8 5976.5 8 12757.1 8 20391.8](https://static.fdocuments.es/doc/165x107/5bc48cb809d3f274118c1b95/xlsdgrhsaludgob-web-view8-6171-8-868485-8-6336-8-81399-8-14605-8-13016.jpg)
