ACUEDUCTOS Y CLOACAS

ACUEDUCTOS Y CLOACASProyecto Aguas Blancas

REDES CERRADAS

IUPSM12/07/2011

REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAINSTITUTO UNIVERSITARIO POLITCNICO SANTIAGO MARIO EXTENSIN MARACAY

PROYECTO DE ACUEDUCTOS Y CLOACAS(Redes Cerradas)

Autores: Garibeh, Abdul C.I 20.449.401Palomares, Genesis C.I 20.391.084Valecillos, Rafael C.I 18.709.285Rosmary Sayajo C.I 19.608.140Prof: Ing. Wilmer Gil.Seccion: CL

MARACAY, JULIO 2011ACUEDUCTOS AGUAS BLANCASRedes Cerradas

Una red cerrada de tuberas es aquella en la cual los conductos o tuberas que la componen se ramifican sucesivamente, conformando circuitos o anillos cerrados. Un circuito es cualquier trayectoria cerrada que puede recorrer una partcula fluida, partiendo desde un punto o nudo de la red, fluyendo por distintos tramos, hasta llegar al punto de partida. Las redes urbanas de distribucin de agua potable, las redes de distribucin de gas para usuarios urbanos, las redes de distribucin de agua en distritos de riego, las redes de distribucin de gas en sistemas de refrigeracin, las redes de distribucin de aceite en sistemas de lubricacin y las redes de distribucin de aire en sistema de ventilacin, son ejemplos clsicos de conformacin de redes cerradas de tuberas. Sin embargo, en esta oportunidad, el anlisis se centrar en las redes de distribucin de agua. Las redes urbanas de distribucin de agua forman ramificaciones sucesivas de tuberas, siguiendo el trazado de las calles y vas de acceso, conformando circuitos o anillos cerrados, de manera que el agua, en un nudo de la red, puede venir por dos o ms direcciones distintas, lo cual presenta la ventaja de no interrumpirse el suministro en los eventos de reparacin o de mantenimiento. El anlisis de una red cerrada de tuberas conduce al planteamiento de un sistema de ecuaciones no lineales, de solucin muy laboriosa, que solamente es posible resolver por mtodos de aproximaciones sucesivas, uno de los cuales es el Mtodo de Hardy Cross.

Proyecto Aguas BlancasRedes Cerradas

Memoria Descriptiva: Diseo de un sistema de acueductos de aguas blancas, basado en redes cerradas de abastecimiento de agua para un urbanismo de zona urbana residencial, comercial o mixta conformado por 41 parcelas destinadas a ser viviendas unifamiliares de 200 m2, 8 parcelas de 310m2 (viviendas unifamiliares), 2 parcelas de rea comercial de 1004 y 1010 m2 las cuales les correspondi un uso de un supermercado y un restaurant respectivamente, 2 parcelas de uso institucional con un rea de 600m2, las cuales sern destinadas a ser un plantel educacional y un centro asistencial con consulta externa y finalmente 5 parcelas de reas verdes con reas comprendidas de 350, 400 y 450m2 La red de distribucin de este proyecto constara en su comienzo, de 6 mallas compuesta por 21 tramos de tuberas de PVC (CLASE 1) de dimetro de 110mm y 16 nodos, que posteriormente sern reducidas a solo 2 mallas de 13 tramos y 12 nodos. Para la determinacin de la dotacin diaria del urbanismo, se consideraran las normas sanitarias para proyecto, construccin, reparacin, reforma y mantenimiento de edificaciones expuestas en la gaceta oficial N 4044; que sern explicadas detalladamente ms adelante. El consumo o gasto diario QM del urbanismo es de 1.7697 l/s, obteniendo para el Caso de Demanda Coincidente un caudal mximo de 19.18564. Siendo este nuestro caudal de diseo. En este proyecto para el clculo de prdidas de las tuberas se presenta el mtodo de Hardy Cross que se utiliz para analizar redes cerradas de tuberas. Este mtodo parte de la suposicin de los caudales iniciales en los tramos, los cuales corrige sucesivamente el Q, en este anlisis se corrigieron los caudales actuales en los tramos de la red, para el cual se realizaron 6 vueltas que nos arroj una de perdidas < 0.05. Seguidamente re realizo el cuadro de presiones, en el caso mximo horario y caso demanda coincidente, con el fin de conocer la presin residual mayor, que ser el valor correspondiente para determinar la altura del estanque. El CMH nos arroj el valor mayor, obteniendo una presin residual de 24.72 y una cota piezometrica de 474.97 la cota de terreno de nuestro estanque est ubicada en la 450.25.El estanque tendra una capacidad de 230m3, y una elevacion de 21.75metros. Estara ubicada en la cota de terreno 450.25.El sistema empleado es por gravedad..

Clculo de dotaciones para parcelas: El urbanismo se encuentra constituido por zonas destinadas a ser: viviendas unifamiliares, locales comerciales, institutos y reas verdes. Segn gaceta N 4044: Artculo 109: las dotaciones de agua para edificaciones destinadas a viviendas unifamiliares se determinaran en funcin del rea total de la parcela o del tote donde la edificacin va a ser construida de acuerdo con la tabla 7. Las dotaciones descriptas en esta tabla tambin incluyen el consumo de agua para uso domstico y el correspondiente al riego de jardines y reas verdes de la parcela o lote. Para 41 Parcelas de 200m2, la dotacin de agua correspondiente en litros por da es de 1500l/da. = 0.017 l/s

Para 8 parcelas de 310m2, la dotacin de agua correspondiente en litros por da es de 1900l/da. = 0.022l/s

Para 3 parcelas destinadas a reas verdes con reas comprendidas entre 350 y 400m2 su dotacin correspondiente ser de 1900l/da. = 0.022l/s

Artculo 110: las dotaciones de agua para edificaciones destinadas a instituciones de uso pblico o particular, se determinaran de acuerdo a lo siguiente: Para 1 parcelas destinadas a planteles educacionales con alumnado externo de 600m2 de rea. La dotacin de agua correspondiente en litros por da es de 40litros/alumnos/da. Dicha rea se estim para una escuela de 2 niveles, teniendo en cada uno de ellos un rea de 210m2 y dejando un rea libre en planta baja de 390m2. En cada nivel se estim un total de 6 salones de 35m2 ocupando en cada uno 20 alumnos, dndonos un estimado total de:

20alumns. x 6 salones = 120alumns. x 2 niveles. = 240 alumnos en total.

Entonces:

40l/alumns. x 240alumns. = = 0.111 l/s

Para 1 parcelas destinadas a centros asistenciales con consulta externa de 600m2. La dotacin de agua correspondiente de litros por dia es de 500litros/da/consultorio.El centro asistencial se estim para 8 consultorios de 30m2.500litros/dia/consultorios x 8 consl.= = 0.046l/s

Artculo 111: las dotaciones de agua para edificaciones destinadas a comercios, se determinaran de acuerdo con lo que se indica a continuacin: Para 1 parcela con un uso correspondiente a supermercado con un rea de 1004m2 su dotacin correspondiente es de 20litros/da/m2 de rea de venta. En este local se estim 800m2 de rea de venta.20l/dia x 800m2 = = 0.185 l/s

Para 1 parcela con uso correspondiente a restaurant con un rea de 1010m2 su dotacin correspondiente es de 50litros/dia/m2 rea til del local.Su rea til fue de 800m2.50 l/da/ x 800m2 = = 0.463 l/s

Artculo 113: las dotaciones de aguas para edificaciones e instalaciones destinadas a fines recreacionales, deportivos, diversin y esparcimiento se determinaran de acuerdo con lo indicado a continuacin: Para 2 parcelas de uso de zona deportiva de 400m2 y 450m2 destinada a un estadio su dotacin correspondiente es de 3litros/dia/espectador. En este caso tomaremos 100especatdores y 150especatdores respectivamente.3litros/da x 100espec. = = 0.0035 l/s 3litros/dia x 150espec = = 0.0052 l/s

Clculo de gasto medio diario Qm del urbanismo.CONSUMOS POR NODO

TramoQm

A-B0.051

C-D0.111

D-E0.124

E-F0.046

F-C0.2295

G-H0.051

K-B0.034

K-A0.034

M-N0.1

N-I0.136

N-O0.066

O-H0.0952

O-P0.044

Q-R0.648

Qm urb1.7697

RED DE DISTRIBUCION

Casos de diseoCasos de diseoQ mx.

CMH2.51.76974.42425

CDC1.81.7697+1619.18546

Zona comercial o mixta I = 16l/sPara Caso demanda coincidente nuestro caudal de diseo es: 19.18546 l/s Consumos por nodosconsumos por Nodos

NodoQmQm May (1.8)

A0.042516.0765

B0.04250.0765

C 0.170250.30645

D0.11750.2115

E0.0850.153

F0.137750.24795

G0.02550.0459

H0.07310.13158

I0.0680.1224

K0.0340.0612

M0.050.09

N0.1510.2718

O0.10260.18468

P0.0220.0396

Q0.3240.5832

R0.3240.5832

TotalQ mx.19.18546

RED DE DISTRIBUCION (CONSUMOS POR NODOS)

Nota: se consider al nodo A como el punto ms desfavorable, debido a que su cota de terreno fue la ms alta.

DISTRIBUCION DE LOS NODOS REDUCIDOS A 2 MALLAS

consumos por Nodos

NodoQmQm May (1.8)

A0.080716.14526

C 0.208550.37539

D0.11750.2115

E0.0850.153

F0.137750.24795

G0.02550.0459

H0.14110.25398

M0.12550.2259

O0.17810.32058

P0.0220.0396

Q0.3240.5832

R0.3240.5832

TotalQ mx.19.18546

Calculo de Perdidas, segn el recorrido del agua en las mallas Mtodo de CrossJ = (10.64*1.05*L)/ D 4.87 * (Q/C)1.85VUELTA # 1Malla ITramoLong (m)Q (l/s)(mm)J (m)J/Q

A-C970.90519110-0.01267511614.00271353

C-F1270.08265110-0.0001981142.397020976

F-G340.082651105.30383E-050.641722151

G-H480.128551100.0001695261.318755216

H-O650.382531100.0017260614.512224677

O-P350.703111100.0028659784.076143944

P-R600.742711100.0054372417.320813031

Q-R961.325911100.02541756319.1699004

M-Q601.909111100.03118172916.33312344

M-A162.135011100.010226374.789846474

J = 0.06420428 ; J/Q = 74.56226384Caudal Corregido qq = - J / 1.85* J/Q

q I = - 0.06420428 / 1.85* 74.56226384 = -0.0004654501 m3/s = -0.46545011 l/s

Nota: Esto es la Proporcin de lo que hay que aumentar o disminuir en los caudales siguientes de las mallas.

Malla IITramoLong (m)Q (l/s)(mm)J (m)J/Q

C-D460.44715110-0.0016304523.646319885

D-E1270.23565110-0.0013762915.840401889

E-F460.08265110-7.17577E-050.868212322

F-C1270.082651100.0001981142.397020976

J = -0.002880387 J/Q = 12.75195507

q II = 0.002880387 / 1.85*12.75195507 = 0.000122096 m3/s = 0.122096237 l/s

1.- Red de distribucin con el caudal de correccin

VUELTA # 2 Malla ITramoLong (m)Q (l/s)(mm)J (m)J/Q

A-C971.3706401110-0.02730811819.923624

C-F1270.67019634110-0.00951676214.1999609

F-G340.3828001110-0.0009040432.36165708

G-H480.3369001110-0.0010076972.99108593

H-O650.0829201110-0.0001020111.23022879

O-P350.23765991100.0003852991.62122112

P-R600.27725991100.0008784243.16823172

Q-R960.86045991100.01142180113.2740655

M-Q601.44365991100.01859400712.8797696

M-A161.66955991100.0064885163.88636308

J = -0.001070583 ; J/Q = 75.5362078

q I = 0.001070583 / 1.85* 75.5362078 = 0.0000076611m3/s = 0.00766114 l/sMalla IITramoLong (m)Q (l/s)(mm)J (m)J/Q

C-D460.32261876110-0.000891342.76283972

D-E1270.11355376110-0.000356563.140050962

E-F460.039446241101.8263E-050.462992853

F-C1270.670196341100.0095167614.19996092

J = 0.008287117; J/Q = 20.5658445q II = -0.008287117 / 1.85*20.5658445 =-0.000217814 m3/s = -0.21781369 l/s

2.- Red de distribucin con el caudal corregido

VUELTA # 3Malla ITramoLong (m)Q (l/s)(mm)J (m)J/Q

A-C971.36297896110-0.02702640919.82892625

C-F1270.4447215110-0.00445634110.02052122

F-G340.37513896110-0.0008708562.321421198

G-H480.32923896110-0.0009657142.933171521

H-O650.07525896110-8.52624E-051.132920725

O-P350.245321041100.0004085911.665537081

P-R600.284921041100.0009238543.242490986

Q-R960.868121041100.01161064713.37445695

M-Q601.451321041100.01877696512.93784376

M-A161.677221041100.0065437053.90151628

J = 0.00485918; J/Q = 71.35880598q I = -0.00485918/ 1.85* 71.35880598 = -0.0000368081m3/s = -0.036808 l/sMalla IITramoLong (m)Q (l/s)(mm)J (m)J/Q

C-D460.54043246110-0.0023149484.283509439

D-E1270.33136746110-0.0025857637.803308651

E-F460.17836746110-0.0002977851.669505291

F-C1270.44472151100.00445634110.02052122

J = -0.000742154; J/Q = 23.7768446

q II = 0.000742154/ 1.85* 23.7768446 = 1.68721E-05m3/s = 0.016872066 l/s

3.- Red de distribucin con el caudal corregido

VUELTA # 4Malla ITramoLong (m)Q (l/s)(mm)J (m)J/Q

A-C971.39978696110-0.02839213320.2831812

C-F1270.4984016110-0.00550221211.03971645

F-G340.41194696110-0.0010354932.513655219

G-H480.36604696110-0.0011748873.209661297

H-O650.11206696110-0.0001780981.589208918

O-P350.208513041100.0003024661.450584277

P-R600.248113041100.0007152612.882803802

Q-R960.831313041100.01071636312.89088759

M-Q601.414513041100.01790547312.65840093

M-A161.640413041100.0062805133.828616776

J =-0.000362746; J/Q = 72.34671646q I = 0.0003622746/ 1.85* 72.3461646 = 0.0000027103m3/s = 0.002710268 l/sMalla IITramoLong (m)Q (l/s)(mm)J (m)J/Q

C-D460.52356036110-0.0021830224.169569911

D-E1270.31449536110-0.0023474797.464272935

E-F460.16149536110-0.000247781.534283299

F-C1270.49840161100.00550221211.03971645

J =0.000723932; J/Q = 24.2078426q II = -0.000723932/ 1.85* 24.2078426 = -1.61648E-05m3/s = -0.016164786 l/s

4.- Red de distribucin con el caudal corregido

VUELTA # 5Malla ITramoLong (m)Q (l/s)(mm)J (m)J/Q

A-C971.397076692110-0.0282905220.2497949

C-F1270.479526546110-0.0051229310.6833181

F-G340.416759332110-0.001057982.53859333

G-H480.363336692110-0.001158843.18944995

H-O650.109356692110-0.000170211.5564802

O-P350.2112233081100.000309781.46659531

P-R600.2508233081100.000729782.90954878

Q-R960.8340233081100.0107810912.926602

M-Q601.4172233081100.0179689912.6790139

M-A161.6431233081100.006299723.83399286

J =0.000288877; J/Q = 72.0333893q I = -0.000288877/ 1.85* 72.0333893 = -0.00000216773 m3/s = -0.00216774 l/sMalla IITramoLong (m)Q (l/s)(mm)J (m)J/Q

C-D460.53972515110-0.0023093464.278743679

D-E1270.33066015110-0.0025755617.789148441

E-F460.17766015110-0.0002956051.663876272

F-C1270.479526551100.00512293510.68331814

J =-5.75764E-05 ; J/Q = 24.4150865

q II = 5.75764E-05/ 1.85* 24.4150865 = 1.27472E-06 m3/s = 0.001274719 l/s5.- Red de distribucin con el caudal corregido

VUELTA # 6Malla ITramoLong (m)Q (l/s)(mm)J (m)J/Q

A-C971.397076692110-0.02829051620.24979489

C-F1270.482969005110-0.00519117910.74847317

F-G340.42163734110-0.0010810052.563827529

G-H480.365504432110-0.0011716673.205617291

H-O650.111524432110-0.0001765061.58266704

O-P350.2090555681100.0003039231.453791773

P-R600.2486555681100.0007181572.888160972

Q-R960.8318555681100.01072930512.89803812

M-Q601.4150555681100.0179181812.6625276

M-A161.6409555681100.0062843563.82969304

J = 4.3047E-05; J/Q = 72.0825914q I = 4.3047E-05/ 1.85* 72.0825914 = -0.0000003228 m3/s = -0.000322806 l/sMalla IITramoLong (m)Q (l/s)(mm)J (m)J/Q

C-D460.53845043110-0.002299274.270152476

D-E1270.32938543110-0.002557227.763617475

E-F460.16022064110-0.000244171.523983311

F-C1270.482969011100.0051911810.74847317

J = 9.0518E-05; J/Q =24.3062264

q II = 9.0518E-05/ 1.85* 24.3062264 = -2.01301E-06 m3/s = -0.002013007l/s

En esta vuelta 6, la sumatoria de perdidas logro dar los valores positivos y < 0.05. Calculo de cuadro de presiones

Con este cuadro de presiones se obtendr la CP (cota Piezometrica) del estanque.Los valores que se deben conocer son los siguientes: La CT cota de terreno de los nodos. La PR presin residual La CP Cota piezometrica Interpolacin para ubicacin de los nodos:NODOSalto de CotaLong TotalLong MenorCota MenorCota Final

A0.252613449.75449.88

B0.25000449.25

C0.25000449.00

D0.25000448.50

E0.25000448.50

F0.2561.513448.75448.80

G0.256629448.75448.86

H0.2533.510.5449449.08

M0.25161449.75449.77

O0.25465.5449.25449.28

P0.254415449449.09

Q0.253511449.75449.83

R0.258426.5449.25449.33

Para interpolar los puntos en donde se encuentran ubicados los nodos, se tom la longitud que hay entre dos curvas de nivel en donde se encuentra el nodo, el salto de cota de este proyecto ser de 0.25 m y la longitud menor desde una curva de nivel hasta el punto en donde se encuentra el nodo.

Ejemplo del nodo A: En este punto la longitud total fue de 16m. La longitud ms corta 1.5m Entonces: 0.25*1.5/16 = 0.0234, este resultado se le suma a la curva de nivel menor entre las dos curvas que se encuentran entre el punto.

Presin Residual:PR = CP CT

La presin residual en el punto ms desfavorable para el caso mximo horario CMH ser de: 25. La presin residual para el Caso demanda coincidente CDC ser de: 14 (carro bomba) Para obtener los valores de CP del estanque se deber restar la PR en el punto ms alto con la cota de terreno y luego se le suma las prdidas del nodo A. Nota: se sumaran las prdidas cuando el sentido del agua sea anti flujo y se restaran cuando este sea flujo.

Calculo de perdidas en el estanque en los dos casos:

C.D.C J = (10.64*1.05*35m) / (0.11)4.87 * (0.01919m3/s / 140) 1.85 = 1.30mC.M.HJ = (10.64*1.05*35m) / (0.11)4.87 * (4.424x10-3 / 140) 1.85 = 0.086m

Red de distribucin con ltimas prdidas calculadas

A continuacin se presentan dos cuadros de presiones tanto para CMH y para CDC:Caso de Demanda Coincidente:CDC

CUADRO DE PRESIONES

NODOCTPRCP

fuente450.2514.93465.18

A449.8814463.88

C449.0014.85463.85

D448.5015.35463.85

E448.5015.35463.85

F448.8015.04463.84

G448.8614.98463.84

H449.0814.76463.84

M449.7714.10463.87

O449.2814.56463.84

P449.0914.75463.84

Q449.8314.06463.89

R449.3314.57463.90

Caso Maximo Horario:CMH

CUADRO DE PRESIONES

NODOCTPRCP

Fuente450.2524.72474.97

A449.8825474.88

C449.0025.85474.85

D448.5026.35474.85

E448.5026.35474.85

F448.8026.04474.84

G448.8625.98474.84

H449.0825.76474.84

M449.7725.12474.89

O449.2825.56474.84

P449.0925.75474.84

Q449.8325.07474.9

R449.3325.49474.82

Curva de variaciones horarias En esta grafica se calculara la cantidad de agua que se consume en un da. Se obtiene hallando el rea bajo la curva. En donde se obtendr por cada 2 horas el porcentaje del consumo diario (%cd). De tal manera que cuando se tenga el porcentaje de consumo diario, se sumen hasta que la Cd cierre en 100%. Ms adelante se graficara esta lnea que es la que define el suministro que empieza en 0 y termina en las 24 horas con el 100% de consumo En funcin al consumo diario obtendremos el porcentaje mayor de dficit y el porcentaje mayor de exceso. Con la finalidad de conocer el volumen de compensacin que a su vez se le sumara el volumen de emergencia, y el volumen de incendio. El total de este volumen nos sealara cual ser la capacidad del estanque de almacenamiento.

Qm urb = 1.7697 L/s * 86400s = 152902.08 L , esto es el consumo diario

Vol comp = ( % mayor de exceso + % mayor de deficit ) * cd

CURVA DE VARIACIONES HORARIA

%CD

HORAS

CALCULO DE AREAS

Horas%cdSuministro

000

11.3020064874.166666667

22.6040129748.333333333

33.9060194612.5

45.20802594716.66666667

57.44788756320.83333333

611.5628054225

717.8647438929.16666667

825.0005493733.33333333

931.3024878437.5

1037.0491689841.66666667

1142.5146243945.83333333

1247.7060482150

1352.7581671954.16666667

1457.8102861658.33333333

1562.8624051462.5

1668.1231543766.66666667

1773.800510170.83333333

1879.4778658375

1984.7386150779.16666667

2089.582757883.33333333

2193.3850572987.5

2296.1455135291.66666667

2398.3853751495.83333333

24100100

Linea de suministro (por gravedad)

Qm diario=152902.08

Qm incendio=163horas=10800172800

Qm emergencia=1.76974horas=1440025483.68

Qm compensacion=0.06250.1338152902.0830014.6783

228298.3583

228.2983583

CAPACIDAD QUE TENDRA EL ESTANQUE230 M3

DIMENSIONES DEL ESTANQUE

el estanque sera cilindrico(A**r2)*h, con una altura de 6.5m, base 7m, radio de 3.5.