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MEMORIA DE CALCULO - DEMANDA DE AGUA DATOS GENERALES DEL PROYECTO POBLACION ACTUAL : 350

habitantes

I.- POBLACIÓN DE DISEÑO Y DEMANDA DE AGUA A .- CÁLCULO DE LA POBLACIÓN FUTURA El método más utilizado para el cáculo de la población futura en las zonas rurales es el analitico y con mas frecuencia el de crecimiento aritmético. Para lo cual se usa la siguiente expreción.

rt Pf  Pa (1  ) 1000

Donde:

Pf = Población futura Pa = Población actual r = Coeficiente de crecimiento anual por mil habitan t = Tiempo en años (periodo de diseño)

A.1.- PERIODO DE DISEÑO Es el tiempo en el cual el sistema sera 100% eficiente, ya sea por capacidad en la conducción del gasto deseado o por la insistencia física de las instalaciones. CUADRO 01 Periodo de diseño recomendado para poblaciones rurales COMPONENTE PERIODO DE DISEÑO Obras de captación 20 años Conduccion 10 a 20 años Reservorio 20 años Red principal 20 años Red secundaria 10 años

CUADRO 02 Periodo de diseño recomendado según la población POBLACIÓN PERIODO DE DISEÑO 2,000 - 20,000 15 años Mas de 20,000 10 años

Nota.- Para proyectos de agua potable en el medio rural las Normas del Minesterio de Salud recomienda un periodo de diseño de 20 años para todo los componetes De la concideracion anterior se asume el periodo de diseño: t=

20

años

A.2.- COEFICIENTE DE CRECIMIENTO ANUAL ( r ) CASO 1:

AÑO 1972 2002 2011

Cuando se cuenta con información censal de periodos anteriores. El coeficiente de crecimiento anua calcula mediante el cuadro y fórmula descritos. CALCULOS Coeficiente de crecimiento anual Pa t P Pa.t r (hab.)(años) Pf-Pa P/Pa.t 10 29 10 -

r.t -

rt  r x1000 t r =0

TOTAL CASO 2:

-

10

-

-

-

0

Cuando no existe información consistente,se cosidera el valor ( r ) en base a los coeficientes de crec por departamento según el cuadro 1.3 CUADRO 03 Coeficiente de crecimiento lineal por departamento ( r ) CRECIMIENTO

CRECIMIENTO

DEPARTAMENTOANUAL POR MIL

DEPARTAMENTO

HABITANTES ( r )

Piura 30 Cajamarca 25 Lambayequ 35 La Libertad 20 Ancash 10 Huánuco 25 Huancaveli 20 Pasco 25 Lima 25 Ica 32 Fuente: Ministerio de Salud

Pf  Pa (1 

ANUAL POR MIL HABITANTES ( r )

Cusco Apúrimac Arequipa Puno Moquegua Tacna Loreto San Martin Amazonas Madre de Dios

15 15 15 15 10 40 10 30 40 40

rt ) 1000

Coeficiente Asumido: r=

Pf = 455

15

hab.

B .- CÁLCULO DE LA DEMANDA DE AGUA B.1.- DETERMINACIÓN DE LA DOTACIÓN CUADRO 04

CUADRO 05

Dotación por números de habitantes

Dotación según Región

POBLACIÓN

DOTACIÓN

(habitantes)

(l/hab/día)

Hasta 500 60 500 - 1000 60 - 80 1000 - 2000 80 - 100 Fuente: Ministerio de Salud

REGIÓN

DOTACIÓN (l/hab/día)

Selva 70 Costa 60 Sierra 50 Fuente: Ministerio de Salud

Tambien: Para sistemas de abastecimiento Indirecto ( Piletas Públicas): D = 30 - 50 lt / hab. / día Demanda de dotación asumido:

D = 50

(l/hab/día)

(tomado del cuadro 02.01) B.2.- VARIACIONES PERIODICAS CONSUMO PROMEDIO DIARIO ANUAL ( Qm ) Se define como el resultado de una estimación del consumo per cápita para la población futura del periodo de diseño, y se determina mediante la expresión:

Donde:

Pf .D Qm  864000

Qm = Consumo promedio diario ( l / s ) Pf = Población futura D = Dotación ( l / hab / día)

Qm = 0.26

(l/s)

CONSUMO MÁXIMO DIARIO (Qmd), HORARIO (Qmh) Y MAXIMORUM (Qmm) Se definen como el día de máximo consumo de una serie de registros observados durante los 365 días del año, y la hora de máximo consumo del día de máximo consumo respectivamente.

Qmd  k1Qm

;

Qmh  k 2Qm

;

Qmm  k 3Qm

Donde: Qm = Consumo promedio diario ( Qmd = Consumo máximo diario ( Qmh = Consumo máximo horario Qmm = Consumo máximo maximo K1,K2,k3 = Coeficientes de variac

El valor de K1 para pob. rurales varia entre 1.2 y 1.5; y los valores de K2 varían desde 1 hasta 4. (dependien de la población de diseño y de la región); K3=K1*K2 Valores recomendados y mas utilizados son: K1 = 1.3

o o o

K2 =

1.8

K3 = 2.34

Qmd  k1Qm

Qmd= 0.34

( l / s ) Demanda de agua

Qmh  k 2Qm

Qmh= 0.47

(l/s)

Qmm  k 3Qm

Qmh= 0.61

(l/s)

C .- AFORO DESCRIPCION Fuente: Manantial

CAUDAL 2.15 l/s

Q= 2.15

COMENTARIO Fuente de abastacemiento

2.15 lts/seg. >

0.340

Oferta de Agua OK!

(ojo de agua)

l analitico y con

o anual por mil habitantes

02 mendado según ón PERIODO DE DISEÑO 15 años 10 años

e Salud recomienda un

e de crecimiento anual ( r ) , se

rt x1000 t ‰

os coeficientes de crecimiento lineal

‰

ante los 365 días del

umo promedio diario ( l / s ) sumo máximo diario ( l / s ) sumo máximo horario ( l / s ) nsumo máximo maximorum ( l / s ) Coeficientes de variación 1 hasta 4. (dependiendo

Demanda de agua

ojo de agua)

MEMORIA DE CALCULO - RESERVORIO DATOS GENERALES DEL PROYECTO DOTACION FUTURA : 50 l/hab/dia POBLACION FUTURA : 455 hab.

CAUDAL PROMEDIO CAUDAL MAXIMO

: :

I.- DISEÑO HIDRAULICO DEL RESERVORIO A .- GENERALIDADES:

Un sistema de abastecimiento de agua potable requerirá de un reservorio cuando el rendimiento de la fuente s que el caudal Las funciones básicas de un reservorio son: - Compensar las variaciones en el consumo de agua durante el día. - Tener una reserva de agua para atender los casos de incendio. - Disponer de un volumen adicional para casos de emergencias y/o reparaciones del sistema. - Dar una presión adecuada a la red de distribución. B .- CÁLCULO DEL VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO DEL RESERVORIO VOL. ALM. = VREG. + VINCENDIO + VRESERVA.

VOLUMEN DE REGULACION: Se obtiene del diagrama de masa. Si es que no se tiene datos para graficar el diagrama de masas se pr la siguiente manera: Vol. Reg. = 25% ( Consumo Medio Diario) Vol Reg. =

0.25*PfxDotación

Vol Reg. =

5.69 m3.

VOLUMEN DE INCENDIO: Poblacion < 10000 10000 < P < 100000 > 100000

Vol. Extincion de Incendio 2 grifos (hidrantes) tmin=2horas(Q=15lt/seg) tmin.=2horas; zona resid.: 2 grifos; zona industrial:3 grifos.

Vol. Incendio =

10.00 m3

VOLUMEN DE RESERVA: Se analiza los siguientes casos: - VRESERVA = 25 % Vol. Total.

- VRESERVA =

- VRESERVA = 33 % ( Vol.Regulacion + Vol. Incendio).

- VRESERVA =

- VRESERVA = Qp x t --------->

- VRESERVA =

2 horas < t < 4 horas

De los tres casos analizados se toma el mayor

-VRESERVA =

2.81 m3

Vol. Almac.=

18.50 m3

Vol. Almac.=

50.00 m3 Se asume este volumen que que tiene las siguientes dimensiones 5.00x5.00x2.00m

ORIO

0.26 l/s 0.47 l/s

ando el rendimiento de la fuente sea menor

o reparaciones del sistema.

aficar el diagrama de masas se procede de

cendio

zona industrial:3 grifos.

1.90 m3 1.88 m3 2.81 m3

e tiene las siguientes dimensiones

GEOMETRIA DEL TANQUE ELEVADO. DATOS : Vtanque =

D

Ha = Geometria : - Para el valor de d :

- Adoptamos el promedio como diametro in dint =

d

h

H

d  0.60  2.40 [m

- El espesor de la chimenea: e= - El diametro externo es: dext = Geometria cascara cilindrica:

a

h3

c

Para tanques con volumenes entre 7

e

Ri

b

y

L Ha

h  2.0 - 4.5 [m] - Los valores -de Para H= h1 yH adoptamos: h2 varian entre los siguiente s valores: - Para h1 adoptamos:

h1 =

- Para h2 adoptamos:

h2 =

- Calculo del diametro: Dint =

- El diametro interno adoptado: - Espesor de la cascara cilindrica: - El diametro medio es: - El diametro externo: - Calculo de L: - L adoptado:

L  0.6  Dmed

- El volumen total sera:

Vtanque  V1  V2

- Donde:

V1  V2 



π h 2 2 L  dext 4



π h 2 Dint  L2 4

- Debe cumplirse que:

V



V1 =

20.38

[m3] Vtanque =



V2 =

tanque calculado

63.67

V

43.29

63.67

[m3]

tanque nominal

≥

50.00

O.K.

Geometria de la cascara esferica de cubierta : - El valor de  adoptado es: - Calculo de f:

Rm 

=

f

D2  4 f 2 8f D linterna =

15

o

Dmed tan α 2

Rm =

1.74

6.8

f=

0.91

 Dm     arcsen 2 R m  

[m]



[m]

- Para f adoptado el valor de  es:

[m]

 =

26.57

7.35

f adopt =

1.70



30.00



60.71

º

o

Geometria de la casacara troncoconica de fondo: - Calculo de b:

bm =

1.40

- El valor de  adoptado es:

=

40.00

- Calculo de a:

a=

1.17

[m]

- Calculo de c:

c=

1.83

[m]

[m] o

Geometria cascara esferica de fondo: - Calculo de Ri:

Ri  senφ 

L 2

tomando:

 



cot θ 

V1 cot β V2

Ri  senφ 

- Calculo de y:

L 2

y  Ri  cosφ

 



cot θ 

V1 cot β V2

Ri =

2.29

[m]

y=

1.12

[m]

50.00

[m3]

5.00

[m]

d  0.60  2.40 [m]

dio como diametro interno: 1.50

[m]

0.12

[m]

1.74

[m]

 

volumenes entre 75 y 1000 m3 :

.0 - 4.5 [m] 2.00

[m]

0.35

[m]

0.50

[m]

5.90

[m]

a cilindrica:

L  0.6  Dmed

Dint =

6.60

[m]

e=

0.20

[m]

Dmed =

6.80

[m]

Dext =

7.00

[m]

L=

4.08

[m]

L=

4.00

[m]

[m3]

[m]

º

o

DISEÑO DE LINTERNA DE CUBIERTA Materiales: - Hormigon - Acero

H - 25 AH- 400

Diseño de la tapa (losa): - Analisis de cargas:

Losa H de pendiente Impermeabilizante o

Espesor [m] 0.08 0.03 0.005

P. Esp. [KN/m3] 25 20 10 Total g

Carga Sup. [KN/m2] 2.00 0.60 0.05 2.65

Carga de servicio q

2.00

[KN/m2]

TOTAL

4.65

[KN/m2]

- Geometria:

- Solicitaciones de la losa (adoptamos dimensiones de una losa cuadrada que inscribe a la losa circular real) - Considerando los 4 apoyos libres: lx = 1.62 [m] ly = 1.62 [m]  1.00 - De tablas de Marcus: mx = 27.40 my = 27.40 mxy = 24.00  = 1.35 - La carga uniforme sera:

K = 12.20

- Momentos:

Mx' = My' =

0.601

[KN-m/m]



266.67

[Mpa]



201.63

[Mpa]

f t, j  0.6  0.06  fc' 

2.10

[Mpa]

fc  0.60  fc' 

15.00

[Mpa]

Diseno en estado limite de servicio (E.L.S.) - Calculo de las tensiones limite:

 2 fe  fs   3  110  1.6  f t, j 

b= h= d=

1 0.08 0.06

[m] [m] [m]

y =



M b  d 2  y

M 1  d   y

Diseno en estado limite último (E.L.U.) - Análisis de cargas g q Total

3.58 3.00 6.58

[KN/m2]

- Considerando los 4 apoyos libres: lx = ly = 

1.62 1.62 1.00

[m] [m]

- De tablas de Marcus: mx = 27.40 my = 27.40 mxy = 24.00  = 1.35 - La carga uniforme sera: - Momentos: Datos: Materiales:

K = 17.26 Mx' = My' =

0.850

 = 0.00082833



- Valores de la tabla ESTADO LÍMITE DE SERVICIO:

As 



[KN-m/m]

As =

201.63

1 =

0.52

0.9503

[cm2/m]

[Mpa]

Hormigon:

H - 25

fcd =

1.67

KN/cm2

Acero:

B - 400

fyd =

34.78

KN/cm2

yd =

1.74

c =

1.5

s =

1.15

%

Geometría: Base: Altura: Rec.Mec:

b= h= r=

100 8 2

Md =

0.850

cm cm cm

Solicitaciones: KN-m

Diseño:

Calculo de As

= =

0.014175 0.021023



0.8

Nc =

14.296

s1 = Ns1 =

10

Profundidad del eje neutro: x= 0.126137299

KN

% 14.296 KN

 Asnec =

34.783 KN/cm2 0.4110 cm2

- La cuantía mínima será: Amin =

cm2

0.60

- Debido a que la armadura calculada es pequeña por efectos de retracción adoptamos los siguientes valores: 

6 As =

c/ 1.88

15 cm2

- Debido a la presencia de la abertura en la losa, para la inspección, de dimensiones 60 x 60 debemos colocar una armadura de refuerzo

Las secciones de armaduras interrumpidas deben reemplazarse por secciones equivalentes de refuerzo distribuidos por igual a cada lado del orificio Aº interrumpida

4



Aº refuerzo

2



Diseño de viga de apoyo. - Análsis de cargas: Carga de losa d med = P. losa = q=

1.05 4.65 4.88

[m] [KN/m2] [KN/m]

h= b= P esp. = g=

0.12 0.1 25 0.3

[m] [m] [KN/m3] [KN/m]

TOTAL

5.18

[KN/m]

Peso propio viga

- Solicitaciones

- Momento isostático

Mt =

0.716

[KN-m]

Diseno en estado limite de servicio (E.L.S.) - Calculo de las tensiones limite:

 2 fe  fs   3  110  1.6  f t, j 

 

266.67

[Mpa]

y = 201.63

[Mpa]

201.63

[Mpa]

b= h= d=

f t, j  0.6  0.06  fc' 

2.10

[Mpa]

fc  0.60  fc' 

15.00

[Mpa]

0.12 0.18 0.15

[m] [m] [m]



M b  d 2  y

Valores de la tabla ESTADO LÍMITE DE SERVICIO:

As 

M 1  d   y





=

0.00132

1 =

0.9380

As =

0.25

[cm2]

Mt =

1.046

[KN-m]

Diseno en estado limite último (E.L.U.) Análisis de cargas g q Total

0.41 7.32 7.73

[KN/m]

Momneto isostático

Datos: Materiales: Hormigon:

H - 25

fcd =

1.67

KN/cm2

Acero:

B - 400

fyd =

34.78

KN/cm2

yd =

1.74

%

c =

1.5

s =

1.15

Geometría: Base: Altura: Rec.Mec:

b= h= r=

12 18 3

Md =

1.046

cm cm cm

Solicitaciones:

Diseño:

KN-m

Calculo de As

= =

0.023244 0.034665



0.8

Nc =

7.072

s1 = Ns1 =

10 7.072

 Asnec =

Profundidad del eje neutro: x= 0.519967687

KN % KN

34.783 KN/cm2 0.2033 cm2

- La cuantía mínima será: Amin =

2

Armadura

0.39

cm2



8

Diseño de paredes - Analisis de cargas: - De la losa: diam = g= G losa=

1.98 2.65 8.16

[m] [KN/m2] [KN]

perímetro = G viga=

5.09 1.53

[m] [KN]

4.5

[KN]

G TOTAL =

14.19

[KN]

q=

2.00

[KN/m2]

Q=

6.16

[KN]

- De la viga:

- Precio propio: G=

El diseño se lo realiza por cuantía mínima: b= l=

0.12 0.75

[m] [m]

A min  8   b  l  A min =

6.96

[cm2]



8



12

6 12