Trabajo de Agua Potable

Dirección: Av. Universidad Veracruzana Km 7.5 Coatzacoalcos Ver. E-mail: [email protected] CP: 96836 Tel: 9221588840

CONSTRUCCIONES HIDRAÚLICAS A.P

1

Presentado por: Jorge Martinez Galmich

Campus Coatzacoalcos Ver.

Prof. Ing. Ezequiel Irineo Martinez

mailto:[email protected]



2

Contenido

1.- INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. 6

1.2.- ANTECEDENTES ................................................................................................................................ 7

1.3.- OBJETIVOS ........................................................................................................................................ 8

1.3.1.- OBJETIVO GENERAL ..................................................................................................................... 8

1.3.2.- OBJETIVOS ESPECIFICOS ............................................................................................................. 8

2.- INTRODUCCIÓN DE CAPITULO ........................................................................................................ 9

2.1.- MARCO CONCEPTUAL................................................................................................................... 9

2.1.1.-TERMINOLOGÍA ............................................................................................................................. 9

2.3.- MARCO NORMATIVO ................................................................................................................... 11

2.3.1.-NORMAS TECNICAS COMPLEMENTARIAS .............................................................................. 11

2.3.2.-REGLAMENTO DE LA LEY DE AGUAS NACIONALES (LAN) .................................................. 11

2.3.3.-LEY DE AGUAS DEL ESTADO DE VERACRUZ ............................................................................ 11

2.3.4.-LEY DE LA CONAGUA ................................................................................................................ 11

2.4.- MARCO TEORICO ......................................................................................................................... 12

2.4.1.-POBLACION ACTUAL .................................................................................................................. 12

2.4.2.-POBLACIÓN FUTURA ................................................................................................................... 12

2.4.3.- METODO ARITMETICO ............................................................................................................... 13

2.4.4.- METODO GEOMETRICO POR PORCENTAJE .......................................................................... 13

2.4.5.-METODO DE EXTENCION GRAFICA ......................................................................................... 13

2.5. -DOTACIÓN DE AGUA POTABLE .................................................................................................. 14

2.6. – DEMANDA DE AGUA POTABLE ................................................................................................. 14

2.7.- GASTOS DE DISEÑO. ..................................................................................................................... 15




3

2.8.- COEFICIENTE DE REGULACION................................................................................................... 17

2.9.- COEFICIENTES DE VARIACIÓN .................................................................................................... 17

2.10.- CAPACIDAD DEL TANQUE DE REGULACIÓN ......................................................................... 17

2.11.- ABASTECIMIENTO DE AGUA ...................................................................................................... 17

2.12.- TUBERÍAS ....................................................................................................................................... 17

2.13.- VALVULAS ..................................................................................................................................... 19

2.14.- TANQUES ....................................................................................................................................... 20

2.15.- TRATAMIENTO DEL AGUA .......................................................................................................... 21

2.16.- RED DE CONDUCCION. ............................................................................................................. 21

2.17.- RED DE DISTRIBUCIÓN ................................................................................................................ 21

2.18.- LÍNEA DE ALIMENTACION .......................................................................................................... 21

2.19.- OBRA DE TOMA ........................................................................................................................... 21

2.20.- RED PRIMARIA .............................................................................................................................. 21

2.21.- RED SECUNDARIA........................................................................................................................ 22

2.22.- TOMAS DOMICILIARIAS .............................................................................................................. 22

3.- INTRODUCCION DEL CAPITULO ..................................................................................................... 23

3.1.- POBLACION ACTUAL .................................................................................................................... 23

3.2.- POBLACION DE DISEÑO ............................................................................................................... 23

3.3.- METODO ARITMETICO .................................................................................................................. 24

3.4.- METODO GEOMETRICO ............................................................................................................... 25

3.5.-METODO DE EXTENCION GRAFICA CON PROYECCION POLINOMIAL ................................ 26

3.6.- COMPARACION DE RESULTADOS .............................................................................................. 28

3.7.- LOCALIZACION DE OBRA DE TOMA .......................................................................................... 29




4

3.8.- LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO .............................................................................................. 29

3.9.- DOTACION Y CONSUMO ............................................................................................................ 30

3.10.- CALCULO DE LOS GASTOS DE DISEÑO ................................................................................... 30

3.11.- CALCULO DE LA LINEA DE CONDUCCIÓN ............................................................................ 34

3.12.1.- CALCULO DE LA CAPACIDAD DEL TANQUE PARA 4 HORAS DE BOMBEO ................... 34

3.12.2.- CALCULO DE LA CAPACIDAD DEL TANQUE PARA 8 HORAS DE BOMBEO ................... 35

3.12.3.- CALCULO DE LA CAPACIDAD DEL TANQUE PARA 12 HORAS DE BOMBEO ................. 37



3.13.- CALCULO DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN .................................................................................. 42

3.14.- EXPLOSION DE INSUMOS ........................................................................................................... 44

5.- FOTOGRAFIAS ................................................................................................................................... 46

5.1.- PLANOS ........................................................................................................................................... 47

BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................ 48

Referencias ............................................................................................................................................. 48




5

Tel: 9221588840

Dirección: Av. Universidad km 7.5 Coatzacoalcos ver.

CP: 96838

E-mail: [email protected]

c





6

CAPITULO I

GENERALIDADES

1.- INTRODUCCIÓN

Una red de distribución de agua potable se compone de diferentes elementos, tales como: tuberías, accesorios, válvulas, bombas, elementos de medición y control del sistema, y depósitos principalmente; que instalados entre sí permiten el flujo que dota del servicio de agua, para el uso que se haya previsto. Por lo tanto en este documento se presenta toda la información utilizada para la realización del diseño de la Red de agua potable para la colonia Divina Providencia del municipio de Coatzacoalcos estructurado de la siguiente forma: En el capítulo I sobre antecedentes y el objetivo general así como las especificaciones del diseño de la red de agua potable. En el capítulo II, se hace mención de los términos empleados en el proyecto para evitar confusiones de significado, también lo referente a las normas empleadas, NTC, NOM, LAN y también las del estado de Veracruz, de CONAGUA, y posteriormente en el marco teórico se habla más a fondo de lo que constituirá el proyecto, primeramente estudio sobre la colonia con respecto a su ubicación, enfermedades ocasionadas por el agua proveniente de la presa YURIBIA, también se mencionan los métodos en forma descriptiva a utilizar para calcular la población de diseño o futura para 20 años de acuerdo a normas, en base a la población (urbana); los tres métodos a utilizar serán el: método aritmético, geométrico por porcentajes y el grafico, y por último en este capítulo se habla de las tuberías ya sea para conducción, alimentación, para la obra de toma y para la red de distribución, las tipos de tuberías, ventajas, desventajas y características de cada una, así como también de conectores, válvulas y bombas que emplean en la construcción de una red de agua potable. En el capítulo III, lo referente a los cálculos de los métodos de población futura, los resultados obtenidos y el promedio de ellos para considerarlo como la población futura, es decir, el promedio de crecimiento de la población en base a los métodos empleados. También se habla de la dotación y consumo en una tabla de Excel para 4, 8, 12, 16 y 24 horas de bombeo, así como los cálculos de los distintos gastos de diseño (gasto máximo diario, gasto máximo horario, gasto medio diario anual); el cálculo de las perdidas por fricción, por accesorios etc.; el caculo de las dimensiones del tanque por medio de lo descrito anteriormente y por último el cálculo de la red de distribución de agua potable para la colonia proyectada. En el capítulo IV conclusión y recomendación del proyecto y por último en el capítulo V es de anexos, en el que se encuentran los planos respectivos del proyecto, plano general, de detalles, secciones y perfiles y las curvas de nivel de la red de distribución.

Cap. I Generalidades




7

1.2.- ANTECEDENTES

La ciudad de Coatzacoalcos está ubicada al sureste del país, sus coordenadas son 15Q 3488288.85 m E 2006420.28 m N. La superficie de la ciudad de Coatzacoalcos es aproximadamente 470 km2 con una densidad media de 650 hab/km2.

El agua que se consume en Coatzacoalcos procede de la planta Yuribia, se localiza a 64 km de la ciudad de Coatzacoalcos, ubicada en el cerro de Santa Martha dentro del municipio de Tatahuicapan. El vaso de la presa es alimentada por dos ríos; el Ocotan y Tezizapa. La planta se proyectó con cuatro módulos de 6 filtros cada uno. Actualmente opera con una capacidad de 1000 litros por segundo, a la fecha se han hecho los preparativos necesarios para la instalación de un segundo módulo con el fin de incrementar la capacidad del tratamiento a 2000 litros por segundo, garantizando el correcto abasto de agua y su creciente demanda. El acueducto Yuribia-Coatzacoalcos, recorre una longitud de 64 km con tubería de acero al carbón con 48’’ de diámetro, la cual, cuenta con una protección catódica y dentro de la misma tubería se ubica un quiebra cargas, el cual sirve para regular la presión que existe en esta línea de conducción. Doce personas laboran en diferentes turnos, durante 24 horas diarias, los 365 días del año, para que no falte el agua. Durante la temporada de lluvias, se presentan turbiedades muy altas que afectan la cantidad y calidad de agua tratada por la planta potabilizadora reduciendo su capacidad a un mínimo. Hace algunos años un grupo de personas se percataron que había muchos casos de enfermedades gastrointestinales mortales como el cólera en la población principalmente en niños, por lo que se comenzaron a hacer monitoreos en varios puntos de la cuenca y fue que encontraron que los ríos estaban contaminados sobre todo por heces fecales generadas por el ganado de las parcelas cercanas, además de la deforestación. Al detectar este problema de contaminación en la cuenca se propusieron como principal proyecto restaurar la zona de la cuenca y conservarla. De esta manera, los encargados del monitoreo encontraron que en épocas de lluvia, por toda la escorrentía que cae a los ríos y a los manantiales, hay más incidencia de bacterias coliformes, como la ecole que provocan el cólera y otras enfermedades en el intestino del organismo. Esta contaminación no solo afecto a la población aledaña a la presa sino que también a los 77 mil usuarios de los municipios de Coatzacoalcos, Minatitlán y Cosoleacaque. Según información del INEGI del último censo, las enfermedades gastrointestinales se elevaron en 10% en la población del colonia Divina providencia, por lo que el sector salud realizo verificaciones





8

en varios puntos con el fin de verificar la procedencia de estas enfermedades, que de ante mano ya se conocían. Otras de las enfermedades hídricas que se trataron fueron las siguientes de acuerdo al sector salud.

1.3.- OBJETIVOS

1.3.1.- OBJETIVO GENERAL

Diseño de la red de distribucion de agua potable para la colonia “Divina Providencia” de la ciudad de Coatzacoalcos ver.

1.3.2.- OBJETIVOS ESPECIFICOS

Levantamiento topográfico del terreno Determinar la dotación y consumo de la población de diseño. Diseñar el tanque de regulación. Análisis de grafica para la dotación de agua Diseñar la red de tuberías mediante un programa realizado en Excel Diseñar la red de tuberías mediante el programa CivilCAD.

Enfermedad Forma de transmisión

Cólera - hepatitis Ingestión

Sarna - Conjuntivitis Contacto

Paludismo - Dengue Como vector


Tabla 1. Enfermedades




9

CAPITULO II

DESCRIPCION DEL PROYECTO

2.- INTRODUCCIÓN DE CAPITULO

En este capítulo se hablara de los términos a los que se hará referencia durante todo el proyecto para evitar posibles confusiones de significado; se mencionaran las normas de aplicación para el proyecto, los métodos de cálculo de población futura, dotación y consumo y cálculo de la red de distribución de agua potable.

2.1.- MARCO CONCEPTUAL

2.1.1.-TERMINOLOGÍA

A continuación se proporciona una lista de algunos términos junto con la explicación respectiva a fin de aclarar y evitar posibles confusiones en el significado. Ademe: Estructura que se instala en zonas excavadas a fin de contrarrestar el empuje horizontal de la tierra que tiende a cerrar los espacios excavados, produciendo derrumbes sobre los mismos. Agua potable: Agua que cumple con las características físicas de color, olor y sabor, así como de contenido de minerales y materia biológica, para consumo humano. Altura de precipitación: Cantidad de agua producto de la lluvia, refiriéndose a la altura de la lámina de agua que se acumula en una superficie horizontal. Avenida: Crecida impetuosa de un rio, generalmente debida a la lluvia o al deshielo. Avenida de diseño: Sirve como parámetro para el diseño de obras hidráulicas sobre el cauce de los ríos, basada en consideraciones de carácter técnico, de probabilidad de ocurrencia y riegos de daños. Bordo: Estructura, generalmente de tierra, construida alrededor de una superficie de terreno para formas lagunas artificiales, o colocada a los lados de un cauce para aumentar su capacidad y evitar su desbordamiento. Canal: Estructura abierta al aire libre, natural o artificial, que sirve para la conducción o desalojo del agua. Captación: Corresponde al sistema de producción y consiste en captar agua cruda desde las fuentes de la naturaleza, sean éstas superficiales o subterráneas y conducirla mediante gravedad o impulsión hacia la Planta de Tratamiento, o directamente al sistema de distribución (estanques de distribución) cuando el agua cruda no requiere tratamiento y sólo cloración. Capacidad de almacenamiento: En las presas, es la cantidad de agua que pueden contener entre las elevaciones correspondientes a los niveles mínimo y máximo de operación. Capacidad de regulación: Volumen suficiente en un tanque o embalse para almacenar el agua que llega de una fuente, a régimen constante, y poder satisfacer las demandas del líquido, variables, a lo largo del día, o para retener temporalmente el agua de una avenida con objeto de reducir el gasto aguas abajo de la estructura. Coeficiente de variación diaria: Coeficiente que representa el incremento en la demanda de agua potable en el día de mayor consumo a lo largo del año, en relación con la demanda media anual. Coeficiente de variación horaria: Coeficiente que representa el incremento en la demanda de agua potable en la hora de mayor consumo a lo largo del día, en relación con la demanda media del día. Coeficiente de variación instantánea: Coeficiente para determinar el escurrimiento máximo que se puede presentar en un instante dado en una red de alcantarillado. Conducto a presión: Conducto cerrado que lleva el agua a una presión mayor que la atmosférica, generada por carga hidráulica o de bombeo.

Cap. II Descripción del proyecto




10

Dotación: En agua potable, es la cantidad de agua asignada a cada habitante, considerando todos los consumos de los servicios municipales, industriales y comerciales y las pérdidas físicas en el sistema, en un día medio anual. Gasto: Volumen de agua que pasa por una sección en una unidad de tiempo. Gasto de diseño: El que se prevé que circulará en condiciones críticas en un sistema, conducto o estructura, y con base en el cual se realiza el diseño de éste. Gasto máximo diario: Cantidad de agua potable que se debe surtir el día de mayor consumo a lo largo del año. Gasto máximo horario: Cantidad de agua potable que se debe surtir a la hora de mayor consumo a lo largo del día de mayor consumo. Gasto medio diario: Cantidad de agua potable requerida para satisfacer las necesidades de una población en un día de consumo promedio. Golpe de ariete: Fenómeno transitorio que se presenta en los conductos a presión ante un cierre abrupto de válvulas, presentándose aumentos y reducciones bruscas de presión en el agua que pueden llevar a la falla del sistema. Instalaciones hidráulicas: En las edificaciones, es el conjunto de tuberías y muebles que distribuyen el agua potable. Ley de demandas: Relación de la variación de la demanda de agua en un período determinado. Línea de distribución: Consiste en portear el agua potable desde la planta de tratamiento o estanques de distribución por medio de conducciones y entregarla en la entrada de la casa o industria del usuario, (antes del medidor) mediante una red de tuberías. Este sistema comprende conducciones, red de tuberías de distinto diámetro, estanques y plantas de elevación de ser requerida impulsión. Período de diseño: Tiempo en el que se estima que las estructuras alcanzarán su máxima capacidad de uso prevista; “vida útil” de diseño. Población: Conjunto de los habitantes de un país, región o ciudad. Población de diseño: Población que se estima para un período de diseño determinado, con base en la cual se realizarán los diseños. Presión: Cociente de la fuerza aplicada a una superficie entre el área de ella. Sistema de abastecimiento: Un sistema de abastecimiento de agua potable es un conjunto de obras que permiten que una comunidad pueda obtener agua para fines de consumo doméstico, servicios públicos, industrial y otros usos particulares. El agua suministrada debe ser en cantidades suficientes y de la mejor calidad; desde el punto de vista físico, químico y bacteriológico. Tanque: Depósito para almacenar fluidos. Tubería: Conducto fabricado de diferentes materiales, generalmente de sección circular; puede trabajar a presión o como canal. Vida útil: Tiempo esperado en que la obra sirva para los propósitos de diseño sin tener que erogar gastos de mantenimiento elevados que hagan antieconómico su uso.





11

2.3.- MARCO NORMATIVO

Para la elaboración del proyecto “Diseño de la red de distribución de agua potable para la Col. Divina Providencia en Coatzacoalcos, Ver.” se hará uso de los Reglamentos y manuales que se mencionan a continuación:

2.3.1.-NORMAS TECNICAS COMPLEMENTARIAS

Normas Técnicas Complementarias del Reglamento de Construcciones del Distrito Federal, para el diseño y ejecución de obras e instalaciones hidráulicas. (apartado 1.2.1. Sistemas para agua potable)

2.3.2.-REGLAMENTO DE LA LEY DE AGUAS NACIONALES (LAN)

Basándose en el capítulo 1, titulo “administración de agua” Art. 4 y 5 Capítulo 2, artículos 6 y 7

2.3.3.-LEY DE AGUAS DEL ESTADO DE VERACRUZ

Titulo infraestructura hidráulica, sección segunda de esta ley. Capítulo 2 del servicio de suministro de agua potable, art, 64 hasta el 77.

2.3.4.-LEY DE LA CONAGUA

Manual de agua potable, alcantarillado y saneamiento de la Comisión Nacional del Agua. Que a través de su comité consultivo nacional de normalización del sector del agua, expide normas oficiales mexicanas en la materia, mediante las cuales ejerce las atribuciones que les confiere la ley de aguas nacionales y su reglamento, como son aprovechar adecuadamente y proteger el recurso hídrico nacional. Dichas normas establecen disposiciones, las especificaciones y métodos de prueba que permiten garantizar que los productos y servicios ofertados a los organismos operados de sistemas de agua potable, alcantarillado y saneamiento, cumplan con el objetivo de aprovechar, preservar en cantidad y calidad y manejar adecuadamente y eficientemente el agua.

Las normas oficiales mexicanas en vigor son las siguientes:

NOM-001-CONAGUA-2011, Sistemas de agua potable, toma domiciliaria y alcantarillado

sanitario-Hermeticidad-Especificaciones y métodos de prueba. NOM-003-CONAGUA-1996. Requisitos durante la construcción de pozos de extracción de

agua para prevenir la contaminación de acuíferos. NOM-004-CONAGUA-1996. Requisitos para la protección de acuíferos durante el

mantenimiento y rehabilitación de pozos de extracción de agua y para el cierre de pozos en general.

NOM-005-CONAGUA-1996. Fluxómetros - Especificaciones y métodos de prueba. NOM-011-CONAGUA-2000. Conservación del recurso agua. Establece las especificaciones

y el método para determinar la disponibilidad media anual de las aguas nacionales. NOM-014-CONAGUA-2007 NOM-015-CONAGUA-2007.



http://www.conagua.gob.mx/CONAGUA07/Contenido/Documentos/N1.pdf










http://www.conagua.gob.mx/CONAGUA07/Contenido/Documentos/NOM-014-CONAGUA2007.pdf

http://www.conagua.gob.mx/CONAGUA07/Contenido/Documentos/NOM-015-CONAGUA2007.pdf



12

2.4.- MARCO TEORICO

2.4.1.-POBLACION ACTUAL

La población actual se determina en base a los datos proporcionados por el Instituto Nacional de Estadísticas, Geografía e Informática (INEGI), tomando en cuenta los últimos tres censos disponibles para el proyecto hasta el año de realización de los estudios y proyectos. Para tomar la población actual de nuestro proyecto tomaremos en cuenta un censo personal de 740 casas en la Col. Divina Providencia de Coatzacoalcos, Veracruz tomando como un número fijo de 5 habitantes promedio por casa debido a que no contamos con un censo proporcionado por una entidad.

2.4.2.-POBLACIÓN FUTURA

La población futura es la cantidad de personas que se espera tener en una localidad al final del periodo de diseño del sistema de agua potable.

Población (hab) Periodo de diseño

Menos de 4000 5 años

De 4000 a 15000 10 años

De 15000 a 70000 15 años

Más de 70000 20 años

La “población de proyecto” irá de acuerdo con el tipo de población, considerando lo siguiente: Población Rural hasta 2500 habitantes (se proyectará a 8 o 10 años). *Población Urbana mayor a 2500 habitantes (se proyectará a 15 o 20 años). En el cálculo de la población de proyecto intervienen diversos factores como son: Crecimiento histórico. Variación de las tasas de crecimiento. Características migratorias. Perspectivas de desarrollo económico etc. De modo que la forma más conveniente para determinar la población futura de una localidad se basa en su pasado desarrollo, tomado de los datos estadísticos. Los datos de los censos de población pueden adaptarse a un modelo matemático, como son el método: Aritmético. Geométrico. Extensión gráfica.


Tabla 2. Periodos de diseño




13

2.4.3.- METODO ARITMETICO

Consiste en averiguar los aumentos absolutos que ha tenido la población y determinar el crecimiento anual promedio para un periodo fijo y aplicarlos en años futuros. (Rodríguez Ruíz, 2001). Primeramente se determinara el crecimiento anual promedio mediante la expresión:

𝐼 =𝑃𝑎−𝑃𝑏

𝑛………………………………………………………… Ecuación 1.1

Donde: I = Crecimiento anual promedio. Pa= Población actual (la del último censo). Pb= Población pasada n = Años transcurrido entre la población actual y población pasada Enseguida se procede a calcular la población futura por medio de la expresión:

𝑃𝔣 = 𝑃𝑎 + 𝐼𝑁 ………………………………………………… Ecuación 1.2

Donde: Pf= Población futura. Pa= Población actual. N = Periodo económico que fija el proyectista en base a las especificaciones técnicas de la Comisión Nacional del Agua.(Diferencia de tiempo en años entre Pf y Pb) I = Crecimiento anual promedio.

2.4.4.- METODO GEOMETRICO POR PORCENTAJE

Consiste en determinar el porcentaje anual de aumento por medio de los porcentajes de aumento en los años anteriores y aplicarlo en el futuro. Dicho en otras palabras, se calculan los cinco decenales de incremento y se calculara el porcentaje anual promedio. El incremento poblacional se obtiene restándole a la población actual la población anterior I= Pa – Pi La obtención del porcentaje (%) del incremento se calcula considerando lo siguiente: Incremento: x: Población anterior: 100

Con la sumatoria de los incrementos se obtiene el incremento promedio anual:

𝑰 =𝚺% 𝑰𝒏𝒄𝒓𝒆𝒎𝒆𝒏𝒕𝒐

𝑵𝒐. 𝒅𝒆 𝒂ñ𝒐𝒔

Y procedemos a calcular la población futura:

Pf= Pa + Pa (I/100) (N)

2.4.5.-METODO DE EXTENCION GRAFICA

La metodología que se sigue al aplicar este método es la siguiente: Con los datos obtenidos del censo se forma una gráfica en donde se sitúan los valores de los censos en un sistema de ejes rectangulares en el que las abscisas(x), representan los años de los censos y las ordenadas (y) el número de habitantes. A continuación se traza una curva media entre los puntos así determinados, prolongándose a ojo esta curva, hasta el año cuyo número de habitantes se desea conocer. Este método se acerca más a la realidad que los anteriores.





14

2.5. -DOTACIÓN DE AGUA POTABLE

Deberá seleccionarse tomando, como base los datos estadísticos que posee la Dirección General de Construcción Hidráulica.

2.6. – DEMANDA DE AGUA POTABLE

Población de proyectos (habitantes). Dotación. (L/hab/día)

De 2,500 a 15,000 100

De 15,000 a 30,000 125

De 30,000 a 70,000 150

De 70,000 a 150,000 200

Más de 150,000 250

Horas.

Ciudad de México. Pequeños núcleos urbanos.

0-1 61 45

1-2 62 45

2-3 60 45

3-4 57 45

4-5 57 45

5-6 56 60

6-7 78 90

7-8 138 135

8-9 152 150

9-10 152 150

10-11 141 150

11-12 138 140

Tabla 3. Dotación de agua potable





15

2.7.- GASTOS DE DISEÑO.

Los diferentes gastos que se utilizan en el diseño de redes de abastecimiento de agua potable son; gasto medio diario, y gasto máximo horario, deberán tomarse de datos estadísticos de la dirección general de construcción y operación hidráulica. En caso de no existir la información antes mencionada, los gastos de diseño se calculan de la siguiente manera: Gasto medio diario anual: Expresado en l/s y se calculara con la expresión:

Qm = D x P

86,400

Dónde: Qm= Gasto medio diario anual, en l/s D= Dotación, en l/hab/día P= Población, en hab. Gasto máximo diario: Se calculará afectando al gasto medio diario anual por un coeficiente de variación diaria de acuerdo con la siguiente expresión.

12-13 138 120

13-14 138 140

14-15 138 140

15-16 141 130

16-17 114 130

17-18 106 120

18-19 102 100

19-20 91 100

20-21 79 90

21-22 73 90

22-23 71 80

23-24 57 60

Tabla 4. Ley de demandas en porcentaje





16

QMD = Qm × CVD Dónde: QMD = Gasto máximo diario, en l/s Qm =Gasto medio diario anual, en l/s CVD= Coeficiente de variación diaria. Gasto máximo horario: Se calculará afectando al gasto máximo diario por un coeficiente de variación horaria de acuerdo con la siguiente expresión:

QMH = QMD × CVH Dónde: QMH= Gasto máximo horario, en l/s QMD= Gasto máximo diario, en l/s CVH= Coeficiente de variación horaria. Los gastos de diseño para los diferentes componentes del abastecimiento de agua potable serán los que se muestran en la tabla:

Componentes. Gasto de diseños ( lt/s)

Fuente obra de captación. QMD

Conducción QMD

Potabilizadora. QMD

Tanque de regulación. QMD

Conducción para alimentación a la red. QMD

Red de distribución. QMH

Tabla 5. Gastos de diseño





17

2.8.- COEFICIENTE DE REGULACION

De acuerdo al Manual de agua potable y alcantarillado de CONAGUA, la regulación tiene por objeto cambiar el régimen de suministro (captación, conducción), que normalmente es constante, aun régimen de demandas (de la red de distribución), que siempre es variable. El coeficiente de regularización, está en función del tiempo (número de horas/día) de alimentación de las fuentes de abastecimientos al tanque requiriéndose almacenar el agua en las horas de baja demanda para distribuirlas en las de altas demandas.

2.9.- COEFICIENTES DE VARIACIÓN

Los coeficientes de variación diaria y horaria, se tomarán como 1.2 y 1.5, respectivamente.

2.10.- CAPACIDAD DEL TANQUE DE REGULACIÓN

Cuando no se conozca la ley de demandas, la capacidad de regulación de un tanque estará en función del gasto máximo diario y del tiempo del bombeo. Cuando se tenga un bombeo de las 24 horas, la capacidad del tanque en m3 será igual a 14.58 veces el gasto máximo diario en l/s.

2.11.- ABASTECIMIENTO DE AGUA

La fuente de abastecimiento de agua puede ser superficial, como en los casos de ríos, lagos, embalses o incluso aguas lluvias o de aguas subterráneas superficiales o profundas. La elección del tipo de abastecimiento depende de factores tales como localización, calidad y cantidad.

2.12.- TUBERÍAS

Se componen de dos o más tubos ensamblados mediante un sistema de unión que permiten la conducción de un fluido.

Características: Las características que intervienen para la selección de tuberías pueden ser: resistencia mecánica, durabilidad, resistencia a la corrosión, capacidad de conducción, economía, facilidad de conexión y reparación, y especialmente la conservación de calidad del agua. También es importante que se involucre la economía, debido a los costos de adquisición y el costo de instalación.

Tipos de tuberías: Estas pueden ser de: Tuberías de plástico (cloruro de vinilo, polietileno de alta densidad) Tuberías de fibrocemento Tuberías de hierro fundido Tuberías de concreto Tuberías de acero

Piezas especiales: Son los que permiten cambios de dirección, ramificaciones o intersecciones, así como conexiones incluso entre tuberías de diferentes, materiales y diámetros. También permiten la inserción de válvulas y la conexión con estaciones de bombeo y otras instalaciones hidráulicas. Estas pueden ser: Cruces Codos Tés

Ventajas y Desventajas:





18

Tuberías de PVC

Ventajas Desventajas

Fácil instalación A altas temperaturas puede presentar alteraciones

Resistencia química Las bajas temperaturas provocan gran rigidez en el platico

Resistencia mecánica Son sensibles a los golpes

Resistencia a la corrosión interior y exterior

Inmunidad al ataque galvánico o electrolítico

Libre de toxicidad, olores y sabores

Perdida por fricción baja

Costo de instalación bajo

Tuberías de Cobre

No sufren un deterioro comparable con las de hierro, plomo o PVC

El costo, ya que es muy elevado

Resisten el calor, la presión y la oxidación.

Su proceso de fabricación permite obtener tuberías con paredes lisas y tersas

Gran resistencia ante la corrosión, su dureza y su gran flexibilidad

Tuberías de Hierro Galvanizado

Resistencia a la corrosión Es un material pesado

Resistencia al fuego Sistema de unión lenta y de calidad aleatoria

Es un material económico y con baja dilatación Corrosión e incrustaciones

Tuberías de polipropileno

Es un plástico duro y resistente a los golpes

Se ablando con temperaturas más elevadas a 150° C

Tabla 6. Ventajas y desventajas de los tipos de tuberías





19

Costo de la tubería por metro lineal (PVC)

2.13.- VALVULAS

Son dispositivos mecánicos que son empleados para detener, iniciar o controlar las características del flujo en conductos a presión. Pueden ser acciona-dos manualmente o por medios automáticos o semiautomáticos. En redes de distribución son más usuales las válvulas que se operan manualmente mediante palancas, volantes y engranes, debido a los cierres y aperturas son ocasionales. Permiten el aislamiento de ciertos tramos de tuberías para realizar labores de reparación o mantenimiento, simplemente evitar flujo o cambiarlo de dirección. También sirven para drenar o vaciar una línea, controlar el gasto, regular el nivel en los tanques de almacenamiento. Las válvulas se dividen en dos clases según su función:

Aislamiento

Control

En redes de distribución las válvulas de compuertas son las más empleadas para aislar tramos de

tuberías, ya sea para su revisión o su reparación, debido a su bajo costo.

Diámetro (Pulg) Costo

3 plg $150.00

4 plg $175.00

5 plg $200.00

6 plg $250.00

8 plg $300.00

Tabla 7. Precios de tuberías de PVC





20

2.14.- TANQUES

Los tanques de una red de agua potable pueden cumplir tres funciones distintas: Almacenar el agua, regular el funcionamiento de la red, o una combinación de las dos. A continuación se describe cada caso. Un tanque que cumpla con la función exclusiva de almacenar el agua es poco común en una red de agua potable, sin embargo, pueden utilizarse en casos especiales cuando se requiere garantizar la disponibilidad de agua durante el desarrollo de ciertas actividades y necesidades específicas, aun cuando ocurran desperfectos o una reducción en el suministro del agua de la red, ocasionado por ejemplo, en el caso de una falla de energía eléctrica, problemas en los equipos de bombeo, una disminución de la presión producto de la extracción de agua de la red en el caso de un incendio o de una fuga importante de agua en algunos tubos de la red, o que el organismo operador ha decidido suspender el suministro para efectuar alguna reparación. El diseño de este tipo de tanque y su instalación hidráulica se hace de forma tal que la presión normal de la red los mantenga siempre llenos de agua y que puedan entrar en servicio cuando la presión de la red haya bajado a un valor mínimo prefijado. En una instalación hidráulica de este tipo deberá haber recirculación del agua o sustitución periódica de la misma, evitando en todo caso la contaminación del agua en el tanque y en la red. Un tanque de regulación se coloca en la red con la finalidad de retener el agua excedente en las horas en que el gasto de la fuente de abastecimiento es mayor al que demanda la población; asimismo, proporcionar a la red de distribución el agua acumulada en las horas en que la demanda es mayor al gasto enviado de la fuente de abastecimiento. Otra función importante que cumplen los tanques de regulación es uniformizar las presiones en la red, evitando los cambios bruscos de presión en la misma, provocados por la variación de la demanda durante el día y la operación del equipo de bombeo. Para lograr dicho propósito, los tanques de regulación deben diseñarse con la capacidad suficiente y ubicarse en las partes altas o en los lugares opuestos al bombeo cuando así lo justifique el proyecto para ayudar a subir las presiones en dichos puntos. Un tanque de almacenamiento y de regulación cumple con una doble función: la de almacenar el agua y la de regular el funcionamiento de la red, su capacidad es la suma de las dos capacidades, la de almacenamiento y la de regulación. Respecto al terreno natural, los tanques pueden ser elevados o superficiales. Los superficiales pueden construirse con materiales de mampostería, concreto o acero, y los elevados de concreto o acero.


Imagen 1.Tipos de tanques




21

2.15.- TRATAMIENTO DEL AGUA

En la actualidad ningún agua en su estado natural es apta para el consumo humano; además, siempre se requerirá un tratamiento mínimo de cloración con el fin de prevenir la contaminación con organismos patógenos durante la conducción del agua.

2.16.- RED DE CONDUCCION.

Es un sistema integrado por un conjunto de tuberías interconectadas, debido a la existencia de dos o más fuentes de abastecimiento.

2.17.- RED DE DISTRIBUCIÓN

Una Red de Distribución de Agua Potable es el conjunto de tuberías trabajando a presión, que se instalan en las vías de comunicación de los Urbanismos y a partir de las cuales serán abastecidas las diferentes parcelas o edificaciones de un desarrollo.

2.18.- LÍNEA DE ALIMENTACION

La línea de conducción tiene la función de transportar el agua a distancias relativamente grandes, normalmente va del abastecimiento o planta potabilizadora al tanque de regulación, o directamente a la red de distribución. Es el tubo que parte del tanque de regulación y termina en la conexión con la primera derivación de la red. Normalmente es el tubo de mayor diámetro de la red de distribución.

2.19.- OBRA DE TOMA

Toma directa: La forma de captar agua de una corriente superficial mediante una toma directa, varía según el volumen de agua por captar y las características de la corriente, es decir, el régimen de escurrimiento, que puede ser del tipo permanente o variable, su caudal en época de secas y durante avenidas, velocidad, pendiente del cauce, topografía de la zona de captación, constitución geológica del suelo, material de arrastre, niveles de agua máximo y mínimo en el cauce, naturaleza del lecho del río y de otros factores que saltan a la vista en el proceso de selección del tipo de obra de captación por toma directa. Para llevar a cabo un proyecto de una obra de toma de manera satisfactoria, es necesario considerar los aspectos hidráulicos de manera cuidadosa, requiriéndose definir para la ubicación seleccionada, los siguientes aspectos: • Los caudales promedio, máximo y mínimo del escurrimiento en el cauce • Los niveles asociados a caudales máximos, medio y mínimo de operación • Estimación del arrastre de sedimentos a lo largo del cauce • Calidad del agua en la fuente

2.20.- RED PRIMARIA

La red primaria son también los tubos de diámetros más grandes de la red de distribución, donde se conectan los tubos de la red secundaria. La función de la red primaria es mantener las presiones por arriba del valor mínimo recomendado, así como transportar los mayores gastos dentro del área de servicio. Se recomienda que las mallas de estos tubos se coloquen a distancias de separación entre 400 y 600 m.





22

2.21.- RED SECUNDARIA

La red secundaria son los tubos que conducen el agua al área de servicio de agua que requiere la ciudad. A estos tubos se conectan la toma domiciliaria.

2.22.- TOMAS DOMICILIARIAS

Las tomas domiciliarias son los tubos de menor diámetro de la red de distribución, cuya función es proporcionar el servicio domiciliario.





23

CAPITULO III

DESARROLLO DEL PROYECTO

3.- INTRODUCCION DEL CAPITULO

Enseguida se describirán los tres métodos propuestos para calcular la población futura de la colonia Divina providencia de la ciudad de Coatzacoalcos los cuales son:

Método aritmético

Método geométrico por porcentajes

Método de extensión grafica con proyección polinomial. De los tres métodos anteriores se tomara el promedio como base para los cálculos de población futura a 20 años. También de describirán los cálculos realizados en Excel de la dotación y consumo de la población de dicha colonia, y se realizaran los cálculos de los gastos, medio diario anual, máximo diario y máximo horario, así como también las dimensiones y capacidad del tanque de regulación por medio de Excel.

3.1.- POBLACION ACTUAL

Para tomar la población actual de nuestro proyecto tomaremos en cuenta un censo personal de 740 casas en la Col. Divina Providencia de Coatzacoalcos Veracruz, tomando como un número fijo de 5 habitantes promedio por casa debido a que no contamos con un censo proporcionado por una entidad. POBLACION ACTUAL = 740 casas x 5 habitantes = 3700 habitantes

3.2.- POBLACION DE DISEÑO

También llamada población futura se definirá basándose en el crecimiento histórico de la localidad y los años a los que se proyectará el sistema de abastecimiento irán de acuerdo con el tipo de población.

AÑOS DEL CENSO

No. DE HABITANTES

1998 3045

2002 3315

2006 3395

2010 3560

2014 3700

Tabla 8. Censo poblacional

Cap. III Desarrollo del proyecto




24

3.3.- METODO ARITMETICO

PROYECCION AÑOS

AÑOS DEL CENSO

No. DE HABITANTES INCREMENTO DIF. DE AÑOS

1 1998 3045 0 0

2 2002 3315 270 4

3 2006 3395 80 4

4 2010 3560 165 4

5 2014 3700 140 4

I=Pa-PB/n =35 hab/año Debido a que la población pertenece a una zona urbana y tiene más de 2500 habitantes se proyectara a 20 años. Pf = Pa + IN =4400 habitantes Esto quiere decir que para el año 2034 la colonia Divina providencia tendrá un crecimiento de 4400 habitantes. En otras palabras quiere decir que por cada año dicha colonia tendrá un crecimiento de 35 habitantes que proyectado para 20 según lo expuesto anteriormente en el año 2034 alcanzara un total de 4400habitantes.

Tabla 9. Método aritmético

Grafica 1. Método aritmético





25

3.4.- METODO GEOMETRICO

AÑOS DEL CENSO No. DE HABITANTES

INCREMENTO % INCREMENTO

1998 3045 0 0

2002 3315 270 8.87

2006 3395 80 2.41

2010 3560 165 4.86

2014 3700 140 3.93

∑ 20.07

Incremento poblacional I=Pa-Pi I=3315 – 3045 = 270 Porcentaje de incremento 3045 ----- 100 270 ------- x X=270 x 100/3045 = 8.87 Con la sumatoria de los incrementos calculamos el incremento promedio anual. I= ∑ (%) incremento/N° de años transcurridos desde el primer censo hasta el año actual I= 20.07 / 16 = 1.25 Población futura:

Pf= Pa + Pa (I/100) (N)= Pf = 3700+3700 (1.25 / 100) x 20 = Pf= 4628 habitantes Entonces, mediante este método tendremos para el año 2034 un crecimiento de la población de 4628 habitantes es decir; que hubo un crecimiento de 928 personas en 20 años.

Tabla 10. Método geométrico





26

3.5.-METODO DE EXTENCION GRAFICA CON PROYECCION POLINOMIAL

AÑOS DEL CENSO No. DE HABITANTES

1998 3045

2002 3315

2006 3395

2010 3560

2014 3700

Grafica 2. Método geométrico

Tabla 11. Censo poblacional





27

PROYECCION AÑOS AÑOS DEL CENSO No. DE HABITANTES

1 1998 3045

2 2002 3315

3 2006 3395

4 2010 3560

5 2014 3700

6 2018 3782

7 2022 3850

8 2026 3893

9 2030 3911

10 2034 3904

Tabla 12. Extensión polinomial

Grafica 3. Método gráfico con proyección polinómica





28

3.6.- COMPARACION DE RESULTADOS

CUADRO COMPARATIVO DE RESULTADOS

METODO POBLACION FUTURA 20 AÑOS

METODO ARITMETICO 4400

METODO GEOMETRICO POR PORCENTAJES 4628

METODO DE EXTENCION GRAFICA CON PROYECCION POLINOMICA

3904

∑ 12932

Con la finalidad de obtener un valor real y aproximado de la población futura para el año 2034, se realizó un promedio con el número de habitantes obtenido en cada uno de los diferentes métodos.

𝑃𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 = 12932

3= 4311 ℎ𝑎𝑏𝑖𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒𝑠

Población final para 20 años = 4311 habitantes

Tabla 13. Comparación de los métodos





29

3.7.- LOCALIZACION DE OBRA DE TOMA

La obra de toma se realizara de forma directa de la línea de conducción que proviene de la presa Yuribia en el cruce de las calles Palenque & Monte Albán de la Colonia Teresa Morales de Delgado.

3.8.- LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO

La realización de cualquier levantamiento topográfico exige una planificación previa de la metodología de trabajo a realizar, con el objetivo de optimizar recursos y obtener los mejores resultados para conseguir los objetivos expuestos. La planificación previa a este trabajo ha consistido en los siguientes pasos:

Reconocimiento de la zona.

Diseño de la red de bases.

Trabajos con estación total.

Implantación de una red de bases GPS.

Una mala planificación del trabajo puede llevar a diferentes problemas que pueden aumentar el coste y el tiempo de realización de las labores topográficas y en el peor de los casos, a la repetición de parte del mismo, así pues este es un apartado fundamental.

Imagen 2. Localización de la obra de toma





30

3.9.- DOTACION Y CONSUMO

La dotación o la demanda, es la cantidad de agua que requiere cada persona de la población, expresada en litros/habitantes/día. Conocida la dotación, es necesario estimar el consumo promedio diario anual, el consumo máximo diario y el consumo máximo horario. Para calcular mi dotación se tomó en cuenta el promedio de los métodos de población futura descritos anteriormente y haciendo uso de la tabla 3. “Dotación de agua potable” vista en el capítulo II tenemos: Población promedio = 4311 habitantes (promedio de los métodos aritmético, geométrico y gráfico) De este modo tenemos que la dotación será de 100 litros/habitantes/día Esta dotación es una consecuencia del estudio de las necesidades de agua de una población, quien la demanda por los usos siguientes: para saciar la sed, para el lava-do de ropa, para el aseo personal, la cocina, para el aseo de la habitación, para el riego de calles, para los baños, para usos industriales y comerciales, así como para el uso público.

3.10.- CALCULO DE LOS GASTOS DE DISEÑO

Los requerimientos de agua, no son constantes, durante el día, ni durante el año, motivo por el cual es necesario obtener los gastos Máximo Diario y Máximo Horario los cuales se determinan utilizando los coeficientes de variación. El “gasto medio diario”, es el agua que un usuario o población necesita en un día de consumo promedio.

*𝐺𝑎𝑠𝑡𝑜 𝑀𝑒𝑑𝑖𝑜 𝐷𝑖𝑎𝑟𝑖𝑜 𝐴𝑛𝑢𝑎𝑙 = (𝑁° 𝑑𝑒 ℎ𝑎𝑏)(𝐷𝑜𝑡𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛)

86,400

QMDA = 100 x 4311

86,400= 5.0 l/seg.

Los gastos, máximo diario y máximo horario, son necesarios para calcular la cantidad de agua requerida por una localidad para poder satisfacer las necesidades de este elemento en un día de máximo consumo y a la hora de máximo consumo respectivamente. Tomando como base el gasto medio diario los gastos máximo diario y máximo horario se calculan de la siguiente manera:

Imagen 4. Trabajos de topografía





31

*𝐺𝑎𝑠𝑡𝑜 𝑀𝑎𝑥𝑖𝑚𝑜 𝐷𝑖𝑎𝑟𝑖𝑜 = (𝐺𝑎𝑠𝑡𝑜 𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑜)(𝑐𝑜𝑒𝑓. 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑎)

Dónde: coeficiente de variación es igual a 1.2

QMD = 5.0 l

seg× 1.2 = 6.0 l/seg

*𝐺𝑎𝑠𝑡𝑜 𝑀𝑎𝑥𝑖𝑚𝑜 𝐻𝑜𝑟𝑎𝑟𝑖𝑜 = (𝐺𝑎𝑠𝑡𝑜 𝑚𝑎𝑥𝑖𝑚𝑜 𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑜)(𝑐𝑜𝑒𝑓. 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑟𝑖𝑜) Donde el coeficiente de variación es igual a 1.5

QMH = 6.0l

seg x 1.5 = 9.0 l/seg

Gasto medio diario 5.0 l/seg 0.005 m³/s

Gasto máximo diario 6.0 l/seg

0.006 m³/s

Gasto máximo horario 9.0 l/seg

0.009 m³/s

.

3.11.- CALCULO DE LA LINEA DE CONDUCCIÓN

Tabla 14. Gastos de diseño en (l/seg) & (m³/s)

O.T LINEA DE CONDUCCION

CODO BRUSCO CODO LINEA DE DISTRIBUCION

RED

927 m

Válvula

Válvula

135 m

Imagen 5. Bosquejo de línea de conducción, tanque elevado, línea de distribución y red





Imagen 6. Línea de conducción calculada en CivilCAD


32




LISTA DE PIEZAS ESPECIALES

DESCRIPCION CANT.

EXTREMIDAD CAMPANA DE P.V.C DIAMETRO 102 MM. (4"). 6.00

VALVULA DE SECCIONAMIENTO DE FO.FO. DIAM. 102 MM. (4"). 6.00

EXTREMIDAD ESPIGA DE P.V.C DIAMETRO 102 MM. (4"). 5.00

CODO DE 22°30' DE P.V.C DIAMETRO 102 MM. (4"). 1.00

CODO DE 90° DE P.V.C DIAMETRO 102 MM. (4"). 1.00

TAPON CAMPANA DE P.V.C DIAMETRO 102 MM. (4"). 1.00

TABLA DE CALCULO DE REDES DE DISTRIBUCION DE AGUA POTABLE METODO HARDY-CROSS/MANNING

PROYECTO: LINEA DE CONDUCCION PROYECTISTA: JORGE IGNACIO MARTINEZ GALMICH No. de tramos: 3 No. de nodos: 4

DESCRIPCION TRAMO LONGITUD DIAMETRO DIAMETRO COEF. GASTO GASTO VELOCIDAD PERDIDA DE CARGA(m) COTA DE T.N.(m) COTA PIEZOMETRICA(m) CARGA DISPONIBLE(m) OBSERVACIONES

De a (m) INTERIOR(mm) EFECTIVO(mm) RUGOSIDAD INICIAL(lps) FINAL(lps) (m/s) TUBERIA ADICIONAL INICIAL FINAL INICIAL FINAL INICIAL FINAL

1 2 228.935 101.6 101.6 0.00900 6.000 6.000 0.740 1.360 0.000 9.000 8.500 39.000 37.640 30.000 29.140

2 3 421.443 101.6 101.6 0.00900 4.520 4.520 0.557 1.421 0.000 8.500 6.500 37.640 36.219 29.140 29.719

3 4 277.438 101.6 101.6 0.00900 1.794 1.794 0.221 0.147 0.000 6.500 19.500 36.219 36.072 29.719 16.572

Tabla 15. Calculo de la línea de conducción mediante CivilCAD

Tabla 16. Lista de piezas especiales


33




3.12.- CALCULO DEL TANQUE DE REGULACIÓN

El cálculo del tanque de regulación se ha calculado para 4, 8, 12, 16 y 24 horas de bombeo y a continuación se presentan los cálculos realizados mediante Excel.

3.12.1.- CALCULO DE LA CAPACIDAD DEL TANQUE PARA 4 HORAS DE BOMBEO

Hrs. De Bombeo 4 Maximo 2220.00 ∑ De Max y Min 2220.00 %

Bombeo 600 % Minimo 0.00 Vol. De tanque de Reg. 478521 ltrs.

No. De habitantes 4311 habitantes Q Media Dia 4.989583333

Dotacion 100 l/hab/dia CVD 1.2 Vol. De tanque de Reg. 478.521 m3

Qmed.Diario anual 5.0 l/seg CVH 1.5 Coef. De Regulacion 79.92

Qmax Diario 6.0 l/seg

Qmax Horario 9.0 l/seg

Qmax Diario 21555.0 l/hrs Aprox. 7.8 m

Qmax Horario 32332.5 l/hrs

No Hrs. Consumo % Cons. Acum. Dotacion Dot. Acum Dot- Cons Dot. - Cons. Acum

1 0-1 45.00 45.00 600 600 555.00 555.00

2 1-2 45.00 90 600 1200 555 1110

3 2-3 45.00 135.00 600 1800 555.00 1665.00

4 3-4 45.00 180.00 600 2400 555.00 2220.00

5 4-5 45.00 225.00 0 2400 -45.00 2175.00

6 5-6 60.00 285.00 0 2400 -60.00 2115.00

7 6-7 90.00 375.00 0 2400 -90.00 2025.00

8 7-8 135.00 510.00 0 2400 -135.00 1890.00

9 8-9 150.00 660.00 0 2400 -150.00 1740.00

10 9-10 150.00 810.00 0 2400 -150.00 1590.00

11 10-11 150.00 960.00 0 2400 -150.00 1440.00

12 11-12 140.00 1100.00 0 2400 -140.00 1300.00

13 12-13 120.00 1220.00 0 2400 -120.00 1180.00

14 13-14 140.00 1360.00 0 2400 -140.00 1040.00

15 14-15 140.00 1500.00 0 2400 -140.00 900.00

16 15-16 130.00 1630.00 0 2400 -130.00 770.00

17 16-17 130.00 1760.00 0 2400 -130.00 640.00

18 17-18 120.00 1880.00 0 2400 -120.00 520.00

19 18-19 100.00 1980.00 0 2400 -100.00 420.00

20 19-20 100.00 2080.00 0 2400 -100.00 320.00

21 20-21 90.00 2170.00 0 2400 -90.00 230.00

22 21-22 90.00 2260.00 0 2400 -90.00 140.00

23 22-23 80.00 2340.00 0 2400 -80.00 60.00

24 23-24 60.00 2400.00 0 2400 -60.00 0.00

Tabla 17. Calculo para 4 horas de bombeo


34




Si se bombean 4 horas seguidas, de 0 a 4 horas la gráfica muestra que se satisface la dotación durante el día, requerida por los habitantes por lo que el coeficiente de regulación resulta 79.92 de acuerdo con la tabla 17 calculada mediante Excel, deducido de la suma de los valores absolutos del máximo excedente y el máximo déficit que nos da un volumen del tanque de regulación de 478.521 m³, de modo que si se tratara de un cubo las dimensiones del tanque serian de 7.8 m por cada lado, que sería demasiado grande para su construcción por lo que de esta manera se puede decir que no es factible un bombeo de 4 horas debido a las dimensiones del tanque que se requieren.



Bombeo 300 % Minimo 0.00 Vol. De tanque de Reg. 342724.5 ltrs.








Grafica 4. Comportamiento grafico para un bombeo de 4 horas


35





1 0-1 45.00 45.00 300 300 255.00 255.00

2 1-2 45.00 90.00 300 600 255.00 510.00

3 2-3 45.00 135.00 300 900 255.00 765.00

4 3-4 45.00 180.00 300 1200 255.00 1020.00

5 4-5 45.00 225.00 0 1200 -45.00 975.00

6 5-6 60.00 285.00 0 1200 -60.00 915.00

7 6-7 90.00 375.00 300 1500 210.00 1125.00

8 7-8 135.00 510.00 300 1800 165.00 1290.00

9 8-9 150.00 660.00 300 2100 150.00 1440.00

10 9-10 150.00 810.00 300 2400 150.00 1590.00

11 10-11 150.00 960.00 0 2400 -150.00 1440.00

12 11-12 140.00 1100.00 0 2400 -140.00 1300.00

13 12-13 120.00 1220.00 0 2400 -120.00 1180.00

14 13-14 140.00 1360.00 0 2400 -140.00 1040.00

15 14-15 140.00 1500.00 0 2400 -140.00 900.00

16 15-16 130.00 1630.00 0 2400 -130.00 770.00

17 16-17 130.00 1760.00 0 2400 -130.00 640.00

18 17-18 120.00 1880.00 0 2400 -120.00 520.00

19 18-19 100.00 1980.00 0 2400 -100.00 420.00

20 19-20 100.00 2080.00 0 2400 -100.00 320.00

21 20-21 90.00 2170.00 0 2400 -90.00 230.00

22 21-22 90.00 2260.00 0 2400 -90.00 140.00

23 22-23 80.00 2340.00 0 2400 -80.00 60.00

24 23-24 60.00 2400.00 0 2400 -60.00 0.00




36




Si se bombean 8 horas, de 0 a 4 y de 7 a 10 horas la gráfica muestra que se satisface la dotación durante el día al igual que la gráfica anterior, por lo que el coeficiente de regulación resulta 57.24 de acuerdo con la tabla 18 calculada mediante Excel, deducido de la suma de los valores absolutos del máximo excedente y el máximo déficit que nos da un volumen del tanque de regulación de 342.7245 m³, de modo que si se tratara de un cubo las dimensiones del tanque serian de 7.0 m por cada lado, que sería demasiado grande para su construcción por lo que de esta manera se puede decir que no es factible un bombeo de 8 horas debido a las dimensiones del tanque que se requieren.



Bombeo 200 % Minimo 0.00 Vol. De tanque de Reg. 280215 ltrs.









1 0-1 45.00 45.00 200 200 155.00 155.00

2 1-2 45.00 90.00 200 400 155.00 310.00

3 2-3 45.00 135.00 200 600 155.00 465.00

4 3-4 45.00 180.00 200 800 155.00 620.00

5 4-5 45.00 225.00 200 1000 155.00 775.00

6 5-6 60.00 285.00 200 1200 140.00 915.00

7 6-7 90.00 375.00 200 1400 110.00 1025.00

8 7-8 135.00 510.00 200 1600 65.00 1090.00

9 8-9 150.00 660.00 200 1800 50.00 1140.00

10 9-10 150.00 810.00 200 2000 50.00 1190.00

11 10-11 150.00 960.00 200 2200 50.00 1240.00

12 11-12 140.00 1100.00 200 2400 60.00 1300.00

13 12-13 120.00 1220.00 0 2400 -120.00 1180.00

14 13-14 140.00 1360.00 0 2400 -140.00 1040.00

15 14-15 140.00 1500.00 0 2400 -140.00 900.00

16 15-16 130.00 1630.00 0 2400 -130.00 770.00

17 16-17 130.00 1760.00 0 2400 -130.00 640.00

18 17-18 120.00 1880.00 0 2400 -120.00 520.00

19 18-19 100.00 1980.00 0 2400 -100.00 420.00

20 19-20 100.00 2080.00 0 2400 -100.00 320.00

21 20-21 90.00 2170.00 0 2400 -90.00 230.00

22 21-22 90.00 2260.00 0 2400 -90.00 140.00

23 22-23 80.00 2340.00 0 2400 -80.00 60.00

24 23-24 60.00 2400.00 0 2400 -60.00 0.00



37




Si se bombean 12 horas seguidas, de 0 a 12 horas la gráfica muestra que se satisface la dotación durante el día, requerida por los habitantes por lo que el coeficiente de regulación resulta 46.8 de acuerdo con la tabla 19 calculada mediante Excel, deducido de la suma de los valores absolutos del máximo excedente y el máximo déficit que nos da un volumen del tanque de regulación de 280.215 m³, de modo que si se tratara de un cubo las dimensiones del tanque serian de 6.5 m por cada lado, que sería demasiado grande para su construcción por lo que de esta manera se puede decir que no es factible un bombeo de 12 horas debido a las dimensiones del tanque que se requieren.



Bombeo 150 % Minimo 0.00 Vol. De tanque de Reg. 165973.5 ltrs.










38





1 0-1 45.00 45.00 150 150 105.00 105.00

2 1-2 45.00 90.00 150 300 105.00 210.00

3 2-3 45.00 135.00 150 450 105.00 315.00

4 3-4 45.00 180.00 150 600 105.00 420.00

5 4-5 45.00 225.00 150 750 105.00 525.00

6 5-6 60.00 285.00 150 900 90.00 615.00

7 6-7 90.00 375.00 150 1050 60.00 675.00

8 7-8 135.00 510.00 150 1200 15.00 690.00

9 8-9 150.00 660.00 150 1350 0.00 690.00

10 9-10 150.00 810.00 150 1500 0.00 690.00

11 10-11 150.00 960.00 150 1650 0.00 690.00

12 11-12 140.00 1100.00 150 1800 10.00 700.00

13 12-13 120.00 1220.00 150 1950 30.00 730.00

14 13-14 140.00 1360.00 150 2100 10.00 740.00

15 14-15 140.00 1500.00 150 2250 10.00 750.00

16 15-16 130.00 1630.00 150 2400 20.00 770.00

17 16-17 130.00 1760.00 0 2400 -130.00 640.00

18 17-18 120.00 1880.00 0 2400 -120.00 520.00

19 18-19 100.00 1980.00 0 2400 -100.00 420.00

20 19-20 100.00 2080.00 0 2400 -100.00 320.00

21 20-21 90.00 2170.00 0 2400 -90.00 230.00

22 21-22 90.00 2260.00 0 2400 -90.00 140.00

23 22-23 80.00 2340.00 0 2400 -80.00 60.00

24 23-24 60.00 2400.00 0 2400 -60.00 0.00




39




Si se bombean 16 horas seguidas, de 0 a 16 horas la gráfica muestra que se satisface la dotación requerida por los habitantes por lo que el coeficiente de regulación resulta 27.72 de acuerdo con la tabla 20 calculada mediante Excel, deducido de la suma de los valores absolutos del máximo excedente y el máximo déficit que nos da un volumen del tanque de regulación de 165.9735 m³, de modo que si se tratara de un cubo las dimensiones del tanque serian de 5.5 m por cada lado, que sería un poco grande para su construcción y necesitaría hacerse un estudio previo del suelo donde se pretende desplantar para ver si resistirá el asentamiento impuesto por el propio peso y el momento que generaría, por lo que de esta manera si se requiere construirlo necesitaría ser revisado por un estructurista experto para verificar si es conveniente construirlo con estas dimensiones.



Bombeo 100 % Minimo -80.00 Vol. De tanque de Reg. 87297.75 ltrs.









1 0-1 45.00 45.00 100 100 55.00 55.00

2 1-2 45.00 90.00 100 200 55.00 110.00

3 2-3 45.00 135.00 100 300 55.00 165.00

4 3-4 45.00 180.00 100 400 55.00 220.00

5 4-5 45.00 225.00 100 500 55.00 275.00

6 5-6 60.00 285.00 100 600 40.00 315.00

7 6-7 90.00 375.00 100 700 10.00 325.00

8 7-8 135.00 510.00 100 800 -35.00 290.00

9 8-9 150.00 660.00 100 900 -50.00 240.00

10 9-10 150.00 810.00 100 1000 -50.00 190.00

11 10-11 150.00 960.00 100 1100 -50.00 140.00

12 11-12 140.00 1100.00 100 1200 -40.00 100.00

13 12-13 120.00 1220.00 100 1300 -20.00 80.00

14 13-14 140.00 1360.00 100 1400 -40.00 40.00

15 14-15 140.00 1500.00 100 1500 -40.00 0.00

16 15-16 130.00 1630.00 100 1600 -30.00 -30.00

17 16-17 130.00 1760.00 100 1700 -30.00 -60.00

18 17-18 120.00 1880.00 100 1800 -20.00 -80.00

19 18-19 100.00 1980.00 100 1900 0.00 -80.00

20 19-20 100.00 2080.00 100 2000 0.00 -80.00

21 20-21 90.00 2170.00 100 2100 10.00 -70.00

22 21-22 90.00 2260.00 100 2200 10.00 -60.00

23 22-23 80.00 2340.00 100 2300 20.00 -40.00

24 23-24 60.00 2400.00 100 2400 40.00 0.00



40




Si se bombean las 24 horas seguidas, la gráfica muestra que se satisface la dotación requerida por los habitantes durante todo el día, es decir, que se contara con suficiente agua en cualquier hora. Por lo que el coeficiente de regulación resulta 14.58 de acuerdo con la tabla 21 calculada mediante Excel, deducido de la suma de los valores absolutos del máximo excedente y el máximo déficit que nos da un volumen del tanque de regulación de 87.29775 m³, de modo que si se tratara de un cubo las dimensiones del tanque serian de aproximadamente 4.4 m por cada lado, de esta manera se puede decir que al bombear las 24 horas las dimensiones del tanque resultan idóneas para su construcción con previo estudio del suelo donde se desplantara su cimentación. Además se si se adopta esta opción hay que tener en cuenta que la bomba o bombas a utilizar tengan la potencia necesaria para estar bombeando durante este tiempo. En conclusión se observa que la capacidad del tanque varía si se cambia el horario de alimentación o bombeo aun cuando permanezca constante el número de horas de bombeo.



41




3.13.- CALCULO DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN

El cálculo de la red de distribución se realizó mediante CivilCAD. En el cual las iteraciones son realizadas por el Método de Hardy Cross, el cual es un proceso de tanteos directos, los ajustes sobre los valores previamente admitidos o adoptados, son calculados y controlados. En estas condiciones, la convergencia de los errores es rápida, obteniéndose casi siempre una precisión satisfactoria en los resultados, después de tres tanteos solamente. (Saldarriaga, 2007)

Se basa en la primicia de los caudales supuestos que se distribuyen cumpliendo en cada nodo de la red la ecuación de continuidad, dando así las condiciones siguientes:

1. Que la sumatoria de los caudales de entrada (caudal de diseño y caudal de variación de consumo) a la red deberá ser igual a la sumatoria de los caudales de salida (gastos concentrados en los nodos) en la red.

2. Que la sumatoria de las pérdidas de carga en cada circuito cerrado deberá ser igual a cero. La convención de signos que se adoptan en cada circuito en forma independiente consiste en que los caudales en la dirección de las agujas del reloj se toman como positivos, en caso contrario serán negativos, dando así el signo de las perdidas correspondientes a su caudal; de modo que el caudal de la tubería en común a los dos circuitos, para uno será positivo y para el otro será negativo.

3. Si los caudales iníciales supuestos fueran los correctos en cada circuito la sumatoria de las perdidas en cada uno de ellos serían igual a cero cumpliendo así el balance de carga, de lo contrario se tendría que corregir los caudales iníciales supuestos en cada circuitos hasta lograr los caudales verdaderos en cada tubería de la red de distribución.

Imagen 7. Esquema de la ley de continuidad de la masa en los nodos

Imagen 8. Hardy Cross


42




CRUCEROS. Sirven para hacer las conexiones de las tuberías en los cruceros, para cambios de dirección y de diámetro, interconexiones, instalación de válvulas de seccionamiento, etc., se utilizan piezas especiales. Las tees, codos y tapas ciegas deberán llevar atraques de concreto.

Imagen 10. Crucero

Imagen 9. Red de distribución de la colonia divina providencia


43




3.14.- EXPLOSION DE INSUMOS


DESCRIPCION CANT.






TAPON CAMPANA DE P.V.C DIAMETRO 102 MM. (4"). 1.00


DESCRIPCION CANT.




CRUZ DE P.V.C DIAMETRO 102 X 102 MM. (4" X 4"). 29.00



TEE DE P.V.C DIAMETRO 102 X 102 MM. (4" X 4"). 31.00


Tabla 22. Piezas especiales y cantidad en la línea de conducción

Tabla 23. Piezas especiales y cantidad en la red de distribución


44




CAPITULO IV

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

La principal finalidad en la realización del proyecto fue la de diseñar un sistema de abastecimiento de agua potable que satisficiera las necesidades y requerimientos de la colonia Divina Providencia Coatzacoalcos, Ver.

Se recabó información estadística e informática en organizaciones gubernamentales, instituciones estatales y nacionales como el INEGI, CONAGUA, CMAS con la finalidad de obtener datos de población, clima, dotación, clases de tuberías, etc.

Los métodos de cálculo de población que se emplearon fueron los estipulados por el RCDF dentro de su apartado de Hidráulica correspondiente a las NTC para el Diseño y ejecución de Obras e Instalaciones Hidráulicas.

Para los cálculos de la red de distribución se empleó el Método de Hardy Cross – y la fórmula de Manning.

Cap. IV Conclusiones y recomendaciones

45




CAPITULO V

ANEXOS

5.- FOTOGRAFIAS

Imagen 11. Proceso que se pretende llevar acabo

Cap. V Anexos

46




5.1.- PLANOS

Cap. V Anexos

47




Bibliografía

A., L. C. (2000). DISEÑO DE ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS. ALFAOMEGA.

CONAGUA. (2005). INSTITUTO MEXICANO DE TECNOLOGIA DEL AGUA.

CONAGUA. (2014). COMISION NACIONAL DEL AGUA, MANUAL DE AGUA POTABLE,

ALCANTARILLADO Y SANEAMIENTO.

LOPEZ ALEGRIA, P. (2002). ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE Y DISPOSICION Y

ELIMINACION DE EXCRETAS. MEXICO: ALFAOMEGA.

MANUAL DE CIVILCAD. (s.f.).

SALDARRIAGA, J. (2007). HIDRAULICA DE TUBERIAS, ABASTECIMIENTO DE AGUA, REDES,

RIEGOS. ALFAOMEGA.

Referencias

- http://www.imta.gob.mx/

- http://www.conagua.gob.mx/

- http://www.inegi.org.mx/

48


Trabajo de Agua Potable

Documents

Transcript of Trabajo de Agua Potable