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• Arnold Alfredo Tumi

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CURSO DE ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

PRIMER EXÁMEN AÑO IIS-2009 FECHA: 01.03.2010 ____________________________________________________________________ Peso: 25 % 1)

Presentar el esquema hidráulico de un sistema de abastecimiento de agua potable, donde se muestre los niveles piezométricos para cada componente a efecto de garantizar un servicio en óptimas condiciones. Sustentar los criterios adoptados.

2)

Proyectar la línea de conducción entre los reservorios A y B, siguiendo el perfil del terreno mostrado en la figura. El caudal es de 500 l/s, considerar tuberías de diámetros comerciales para presiones de un máximo de 75 lb/pulg2, con rugosidad absoluta del orden de ε = 0.91mm. Dibujar luego la línea de gradiente hidráulica. Datos AM = 1 300 m MN = 2 200 m NB = 1 200 m 1) La cota máxima y mínima de una red de agua potable es 2 370,25 y 2 352,37 msnm respectivamente, el caudal de diseño de la red es 170 l/s. Determinar los niveles piezométricos del reservorio de distribución de 17 m de diámetro, durante la operación del sistema y la cota de fondo del mismo. Para los cálculos, desestimar las pérdidas de carga y la dotación de agua contra incendio.

2) Calcular el nivel piezométrico del reservorio elevado, sabiendo que la bomba mostrada en la figura desarrolla una potencia de 200 HP cuando el flujo de agua en el sistema es de 120 l/s.

Ing. José Portocarrero Huaco DOCENTE – FIC

CURSO DE ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

SEGUNDO EXÁMEN AÑO IIS-2008 FECHA: 31.01.2009 ____________________________________________________________________ Peso: 35 %

El consumo horario de agua potable para una ciudad de 50 000 habitantes, es como sigue: consumo horario en m3 de 6 a 7a.m; 2 000; 8, 3 400; 9, 4 800; 10, 5 200; 11, 5 400; 12, 5 600; 1, 5 800; 2, 6 000; 3, 6 600; 4, 6400; 5, 5 600; 6, 6 400; 7, 7 200; 8, 8 000; 9, 8 760; 10, 5 600; 11, 3 200; 12 p.m., 2 200; 1, 1 200; 2, 1 240; 3, 1 400; 4, 1 000; 5, 1 200; 6, 1 400.

Si toda esta agua es bombeada:

a) Cual será la capacidad del Reservorio si la bomba opera a razón constante durante 8 horas, en el turno de 6 a.m. a 10 a.m. y 2 p.m. a 6 p.m. b) Que volumen de agua existirá en el Reservorio a las 4 p.m. c) Cual será la capacidad de descarga de una bomba simple para operar continuamente a razón promedio de la demanda en l/s. d) Cual será la capacidad del Reservorio para permitir a la bomba operar continuamente con esta descarga. e) A que hora no existirá agua en el Reservorio. f)

Cual será el volumen del Reservorio para absorber las variaciones de Consumo Horario, Incendio y Reserva por interrupción para los casos c y d.

Ing. José Portocarrero Huaco DOCENTE – FIC

CURSO DE ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

SEGUNDO EXÁMEN AÑO IIS-2009 FECHA: 05.04.2010 ____________________________________________________________________ Peso: 35 % 1)

La cota máxima y mínima de la red de agua potable mostrada en la figura, es de 2 370,25 y 2 352,37 msnm respectivamente (nudos A y D) y en los demás nudos es de 2 367.50 msnm, la población futura a ser considerada en el proyecto es de 49 372 habitantes y una dotación percápita de 175 l/Hab/d. Determinar los niveles piezométricos del reservorio de distribución de 27 m de diámetro durante la operación del sistema y los caudales que circulan por cada uno de los ramales de la red; luego, se efectuará la comprobación de presiones para cada nudo. Tener en cuenta que el reservorio se encuentra a una distancia horizontal de 1 200 m desde el nudo A y que la topografía de la zona es uniforme (el alumno asumirá los datos necesarios). VIENE DE RESERVORIO

B

12” 1200 m

A

10” 1500 m C

14” 2000 m 16” 1500 m

1200 m 10”

10” 1500 m F

2000 m 10”

H

12” 1500 m

D

G

10” 1500 m 1200 m 8”

I

2000 m 8”

E

Ing. José Portocarrero Huaco DOCENTE – FIC

CURSO DE ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

TERCER EXÁMEN AÑO IIS-2007 FECHA: 14.04.2008 ____________________________________________________________________ Peso: 40 % 1)

Para un caudal de 310,30 l/s, pendiente 17,72 por mil y diámetro DN 475,4 mm, calcular las características del flujo para un colector de aguas servidas, considerando una tubería de concreto simple normalizado de rugosidad absoluta de 1,5mm y un espesor de la misma de 12,7mm.

2)

Proyectar la línea de conducción entre los reservorios A y B siguiendo el perfil del terreno mostrado en la figura (AM=1,3km; MN=2,2 km; NB=1,2km). El caudal debe ser de 500 l/s y tener en cuenta que se dispone de tuberías comerciales PVC para presiones de un máximo de 75 lb/pulg2. Representar gráficamente las líneas de energía.

Ing. José Portocarrero Huaco DOCENTE – FIC

CURSO DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO TERCER EXÁMEN AÑO IIS-2008 FECHA: 06.04.2009 __________________________________________________________________________________ Peso: 40 %

1) Para un caudal de 439,40 l/s, pendiente de 18,10 por mil y diámetro DN 529,80 mm, cual será la velocidad del flujo y el tirante normal para un colector de aguas servidas, considerando una rugosidad absoluta de la tubería de 1,50 mm y un espesor de la misma de 14,9 mm. 2) La cota máxima y mínima de una red de agua potable es 2 370,25 y 2 352,37 msnm respectivamente, el caudal de diseño de la red es 170 l/s. Determinar los niveles piezométricos del reservorio de distribución de 17 m de diámetro, durante la operación del sistema y la cota de fondo del mismo. Para los cálculos, desestimar las pérdidas de carga y la dotación de agua contra incendio.

3) Como se define la Gradiente Hidráulica en una tubería. Mediante un ejemplo numérico representar gráficamente las líneas de energía para un sistema de tuberías en serie de diferentes diámetros. 4) Explique el Fenómeno de Cavitación en un Sifón y señale sus implicancias en dicho sistema hidráulico.

Ing. José Portocarrero Huaco DOCENTE-FIC

CURSO DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO DESARROLLO DEL EXÁMEN

1) Fórmulas a utilizar: Darcy-Weisbach:

L v2 hf  f D 2g

Diámetro interior: Pendiente:

 D 2,51  0,86 ln   f  3,7 R f D  500 mm S  0,0181

Caudal a tubo lleno:

Q0 

Colebrook:

1

 g 8

D0

Q0  0,08274

5 2

S1

2

   

1 f

1

f Por tanteos y verificando en el Diagrama de Moody: Para f  0,026 Q0  510 l s V0  2,60 m s Utilizando el Ábaco de Elementos Hidráulicos Proporcionales: Q Q0  0,86 y D0  0,75 V V0  1,08 Luego: Velocidad del flujo en el colector será: V  2,60  1,08 V  2,81 m s Tirante normal en el colector: y  375 mm

2) Caudal promedio diario: Qp = 170 l/s / 1,7 = 100 l/s Volumen de almacenamiento: Valmac = Vreg +Vres +Vci Vreg = 0,25 x (100 l/s x 86400 s)/1000 = 2 160 m3 Vres = 0,33 Vreg Valmac = 2 880 m3 Vres = 720 m3 Altura reservorio = 12,69 m Altura Vreg = 9,52 m Altura Vres = 3,17 m Cota fondo: 2370,25 + 15,00 - 3,17 = 2 382,08 m.s.n.m. Nivel piezométrico máximo: 2 394,77 m.s.n.m. Nivel piezométrico mínimo: 2 385,25 m.s.n.m.

3) La Gradiente Hidráulica en una tubería, se define como la pendiente de la línea piezométrica.

REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LAS LÍNEAS DE ENERGÍA L.C.T.

v12 2g

L.P.

hf2

L.C.T

hf3

L.P.

v32 2g

v22 2g

p1  p1 

p1 

Z1

Z2

Z3

1

2

3

4) Se denomina Cavitación al fenómeno de formación y desaparición rápida de burbujas (cavidades) de vapor en el seno del líquido, produciendo discontinuidad del flujo. Las burbujas se forman en las zonas de presión negativa y al ser conducidas a zonas de mayor presión, explotan provocando vibraciones y hasta la falla estructural de la tubería.

Ing. José Portocarrero Huaco DOCENTE-FIC

CURSO DE ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

TERCER EXÁMEN AÑO IIS-2009 FECHA: 03.05.2010 ____________________________________________________________________ Peso: 40 %

1) Definir el esquema hidráulico de un sistema de abastecimiento de agua potable y el respectivo sistema de alcantarillado de aguas servidas y, luego determinar los parámetros hidráulicos de diseño para cada componente (7 puntos).

2) Para un caudal de 439,40 l/s, pendiente de 18,10 por mil y diámetro DN 529,80 mm, cual será la velocidad del flujo y el tirante normal para un colector de aguas servidas, considerando una rugosidad absoluta de la tubería de 1,50 mm y un espesor de la misma de 14,9 mm (6 puntos).

3) Como se define la Gradiente Hidráulica en una tubería. Mediante un ejemplo numérico representar gráficamente las líneas de energía para un sistema de tuberías en serie de diferentes diámetros (7 puntos).

Ing. José Portocarrero Huaco DOCENTE – FI

CURSO DE ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

EXAMEN FINAL AÑO IS-2009 FECHA: 14.09.2009 ____________________________________________________________________ Peso: 40 % 1)

El consumo horario de agua potable para una ciudad de 50 000 habitantes, es como sigue: consumo horario en m3 de 6 a 7 a.m; 2 000; 8 hr, 3 400; 9 hr, 4 800; 10 hr, 5 200; 11hr, 5 400; 12 hr, 5 600; 13 hr, 5 800; 14 hr, 6 000; 15 hr, 6 600; 16 hr, 6400; 17 hr, 5 600; 18, 6 400; 19 hr, 7 200; 20 hr, 8 000; 21 hr, 8 760; 22 hr, 5 600; 23 hr, 3 200; 24 hr , 2 200; 1hr, 1 200; 2 hr, 1 240; 3 hr, 1 400; 4 hr, 1 000; 5 hr, 1 200; 6 hr, 1 400 m3.

Si toda esta agua es bombeada:

a) Cual será la capacidad del Reservorio si la bomba opera a razón constante durante 8 horas, en el turno de 6 hr. a 10 hr. y 14 hr a 18 hr. b) Que volumen de agua existirá en el Reservorio a las 16 hr. c) Cual será la capacidad de descarga de una bomba simple para operar continuamente a razón promedio de la demanda en l/s. d) Cual será la capacidad del Reservorio para permitir a la bomba operar continuamente con esta descarga. e) A que hora no existirá agua en el Reservorio. f)

Cual será el volumen del Reservorio para absorber las variaciones de Consumo Horario, Incendio y Reserva por interrupción para los casos c y d.

2)

Definir el esquema hidráulico de un sistema de abastecimiento de agua potable y el respectivo sistema de alcantarillado de aguas servidas y, luego determinar los parámetros hidráulicos de diseño para cada componente.

Ing. José Portocarrero Huaco DOCENTE – FI

CURSO DE ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

EXAMEN DE APLAZADOS AÑO IIS-2007 FECHA: 21.04.2008 ____________________________________________________________________

1)

Calcular el nivel piezométrico del reservorio elevado, sabiendo que la bomba mostrada en la figura desarrolla una potencia de 200 HP cuando el flujo de agua en el sistema es de 120 l/s.

2)

El consumo de agua para una ciudad de 50 000 habitantes es como sigue: Demanda horaria en m3 de 6 a 7Hr, 2 000; 8Hr, 3 400; 9Hr, 4 800; 10Hr, 5 200; 11Hr, 5 400; 12Hr, 5 600; 13Hr,5 800; 13Hr, 6 000; 15Hr, 6 600; 16Hr, 6 400; 17Hr, 5 500; 18Hr, 6 400; 19Hr, 7 200; 20Hr, 8 000; 21Hr, 8 760; 22Hr, 5 600; 23Hr, 3 200; 24Hr, 2 200; 1Hr, 1 200; 2Hr, 1240; 3Hr, 1 400; 4Hr, 1000; 5Hr,1 200; 6Hr, 1 400. Si toda esta agua es bombeada: a) Cual será la capacidad de descarga de una bomba para operar continuamente a razón promedio de la demanda (en l/s). b) Cual será la capacidad del reservorio para permitir a la bomba operar continuamente con esta descarga. c) Cual será la capacidad del reservorio si la bomba opera a razón constante durante 8 horas, en el turno de 6 a 10Hr y de 14 a 18Hr. d) Que volumen de agua existirá en el reservorio a las 16Hr. e) A que hora no existirá agua en el reservorio

Ing. José Portocarrero Huaco DOCENTE – FIC

CURSO DE ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

EXAMEN DE APLAZADOS AÑO IIS-2008 FECHA: 13.04.2009 ____________________________________________________________________ 1) Proyectar la línea de conducción entre los reservorios A y B, siguiendo el perfil del terreno mostrado en la figura. El caudal es de 500 l/s. Se dispone de tuberías de 14", 16", 18" y 20" de diámetro, ε = 0.91 mm, para presiones de un máximo de 75 lb/pulg2. Dibujar luego la línea de gradiente hidráulica. Datos AM = MN = NB =

1 300 m 2 200 m 1 200 m

Ing. José Portocarrero Huaco DOCENTE – FIC

CURSO DE ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

EXÁMEN DE APLAZADOS

AÑO IIS-2009

FECHA: 05.05.2010

1) La cota máxima y mínima de una red de agua potable es 2 370,25 y 2 352,37msnm respectivamente, el caudal de diseño de la red es 170 l/s. Determinar el volumen de almacenamiento y los niveles piezométricos del reservorio de distribución de 17 m de diámetro, durante la operación del sistema, y la cota de fondo del mismo. Para los cálculos, desestimar las pérdidas de carga (7 puntos). 2) Para un caudal de 310,30 l/s; pendiente de 17,72 por mil y diámetro DN 479,80mm; cual será la velocidad del flujo y el tirante normal para un colector de aguas servidas, considerando una rugosidad absoluta de la tubería de 1,5mm y un espesor de la misma de 14,9mm (6 puntos). 3) Explique el Fenómeno de Cavitación en un sifón y señale sus implicancias en un sistema hidráulico presurizado de agua potable (7 puntos).

Ing. José Portocarrero Huaco DOCENTE – FIC

CURSO DE ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO DE AGUAS SERVIDAS

PRIMER EXÁMEN AÑO IIS-2007 FECHA: 27.02.2008 ____________________________________________________________________ Peso: 25 %

1)

Como se define la gradiente hidráulica en un sistema de tuberías. Con datos asumidos por el alumno representar gráficamente las líneas de energía para un sistema de tuberías de diferentes diámetros. Tener en cuenta los casos que se presentan en los cambios de sección.

2)

Describir los criterios más importantes en el diseño de tuberías para la conducción de agua potable. Ilustrar con un ejemplo numérico.

3)

Explique el fenómeno de cavitación y señale sus implicancias en un sistema hidráulico presurizado.

4)

Determinar la demanda de agua potable para una población actual de 70 000 habitantes, luego calcular las variaciones de consumo precisando la aplicación de cada una de ellas en un proyecto de Abastecimiento de Agua. El alumno asumirá los datos necesarios.

Ing. José Portocarrero Huaco DOCENTE – FIC