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• Victor Falcon

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Municipio de Tezontepec de Aldama, Hgo Proyecto de abastecimiento de agua potable por gravedad.

MEMORIA DE CÁLCULO ESTUDIOS DE POBLACIÓN Censos de población Año (t)

Población (p)

1960 1970 1980 1990 2000 2010

2635 2703 2913 3267 3767 4171

El cálculo de la proyección se realizará por los diferentes métodos de ajuste mostrados a continuación: Año (t) Poblacion (p)

t2

p2

t*p

p*Ln t

t*Ln p

Ln p

Ln t

(Ln t)2

(Ln p)2

Ln p * Ln t

1960

2635

3841600

6943225

5164600

19975.144

15438.211

7.877

7.581

57.467

62.041

59.710

1970

2703

3880900

7306209

5324910

20504.387

15567.172

7.902

7.586

57.544

62.443

59.944

1980

2913

3920400

8485569

5767740

22112.152

15794.339

7.977

7.591

57.621

63.632

60.552

1990

3267

3960100

10673289

6501330

24815.772

16102.339

8.092

7.596

57.698

65.474

61.463

2000

3767

4000000

14190289

7534000

28632.600

16468.068

8.234

7.601

57.774

67.799

62.586

2010

4171

4040100

19105641

8785710

33245.345

16849.322

8.383

7.606

57.850

70.270

63.758

11910

19656

23643100

66704222

39078290 149285.400 96219.450 48.464 45.560 345.953 391.661

368.013

Cuadro de valores calculados Ajuste

Factor (r)

Constante (a)

Coeficiente (b)

Ecuacion de ajuste

Lineal

0.961213367

-1.83854E+11

92621638.35

3241776998

Exponencial

0.009517974

3.46701E-06

0.010402805

4635.265512

Potencial

0.974497285

2.9547E-65

20.63150632

4622.652808

Población de proyecto Año de proyecto 1

4622.65 2020

Tipo de ajuste Potencial

1

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Proyección de la población hasta el año 2020 Año

Población

2011

4215.81

2012

4259.27

2013

4303.16

2014

4347.48

2015

4392.23

2016

4437.42

2017

4483.06

2018

4529.14

2019

4575.67

2020

4622.65

DOTACIÓN En la zona de estudio prevalece un clima templado y la magnitud de la población al año 2020 es de 4622.65 hab. TABLA DE DOTACIONES DE PROYECTO EN lts/hab/dia Habitantes Cálido Templado Frio de 2,500 a 15,000 de 15,000 a 30,000 de 30,000 a 70,000 de 70,000 a 150,000 de 150,000 en Adelante Dotación a utilizar en el proyecto

150 200 250 300 350

125 150 200 250 300

125 lts/hab/dia

GASTOS DE DISEÑO Coeficientes de variación diaria y horaria Coeficientes de variación diaria y horaria Concepto Valor Coeficiente de variación diaria 1.20 Coeficiente de variación horaria 1.50

2

100 125 175 200 250

2

Municipio de Tezontepec de Aldama, Hgo Proyecto de abastecimiento de agua potable por gravedad.

Gasto medio diario El gasto medio es la cantidad de agua requerida para satisfacer las necesidades de una población en un día de consumo promedio.

Gasto máximo diario Es el caudal que debe proporcionar la fuente de abastecimiento y se utiliza para diseñar la obra de captación, bombeo, conducción, tanque de regularización y almacenamiento.

Gasto máximo horario Es el requerido para satisfacer las necesidades de la población en el día máximo de consumo y la hora máxima de consumo. Este gasto se utiliza para diseñar las redes de distribución.

CÁLCULOS HIDRÁULICOS Tramo 1 Pendiente total (ST)

H= Diferencia de cotas entre la obra de captación (Cp) y la caja rompedora de presión (Crp). L= Distancia horizontal entre la obra de captación y la caja rompedora de presión (Crp). 3

3

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Constante total de Manning

Se revisaron las constantes de Manning (K) para diferentes tuberías y el material para la tubería será PVC que tiene un coeficiente de rugosidad (n) de 0.009 con constantes de Manning de 6515.63 y 1944.06 para diámetros de 2” y 2 ½” respectivamente.  

Tubo PVC de φ64mm (2 ½") Tubo PVC de φ51mm (2”)

K1= 1944.06 K2= 6515.63

Velocidades Debido a la presencia de dos diámetros de tubería, se tendrán dos velocidades distintas las cuales son:

Pendiente hidráulica (Sh)

4

4

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Longitud de la línea de conducción para cada diámetro utilizado

Pérdidas

Tramo 2 Pendiente total (ST)

H= Diferencia de cotas entre la caja rompedora de presión (Crp) y el tirante del tanque de regularización. L= Distancia horizontal entre la caja rompedora de presión (Crp) y el tanque de regularización.

5

5

Municipio de Tezontepec de Aldama, Hgo Proyecto de abastecimiento de agua potable por gravedad.

Constante total de Manning

Se revisaron las constantes de Manning (K) para diferentes tuberías y el material para la tubería será PVC que tiene un coeficiente de rugosidad (n) de 0.009 con constantes de Manning de 6515.63 y 1944.06 para diámetros de 2” y 2 ½” respectivamente.  

Tubo PVC de φ64mm (2 ½") Tubo PVC de φ51mm (2”)

K1= 1944.06 K2= 6515.63

Velocidades Debido a la presencia de dos diámetros de tubería, se tendrán dos velocidades distintas las cuales son:

Pendiente hidráulica (Sh)

6

6

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Longitud de la línea de conducción para cada diámetro utilizado

Pérdidas

LÍNEA DE CONDUCCIÓN POR BOMBEO Cálculo del gasto de bombeo

Cálculo del diámetro de la tubería √

√

Se toma el diámetro más cercano comercial y otros dos más, uno mayor y uno menor, para analizar el diámetro más económico.

7

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El cálculo de éste diámetro se muestra en la tabla correspondiente anexada a esta memoria de cálculo.

Cálculo de la velocidad de flujo en la tubería Del en análisis del diámetro más económico resulto ser una tubería de 4” de PVC. A continuación se hará el análisis hidráulico empezando por la velocidad de flujo en la tubería.

Cálculo de pérdidas mayores (Hf) Se calculan con la fórmula de Manning.

Cálculo de pérdidas menores (%Hf) Se pueden calcular de dos formas, la primera se hace la cuantificación de las longitudes de cada pieza especial y se multiplica por el gasto y la constante de Manning. La segunda se toma el 5% de las pérdidas mayores.

Cálculo de pérdidas totales (HfT) Es la sumatoria de las pérdidas mayores y menores.

Cálculo de la carga normal de operación (C.N.O.) Es el desnivel topográfico, mas el tirante del tanque de regularización, mas las pérdidas totales.

8

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Cálculo de la potencia de la bomba (HP)

Tomando la eficiencia (η) como 80%

Cálculo del golpe de ariete (hga)

√

√

donde:

Cálculo de la presión total absorbida por la tubería (PT)

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CÁLCULO DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN Lo primero que haremos es obtener la traza urbana, ya sea por un levantamiento topográfico, por un método fotogramétrico, a través de una carta topográfica o en nuestro caso por medio de google earth. Ya una ves obtenida la traza urbana se procede a trazar la línea principal por medio de circuitos con una longitud no mayor a 1400m. Ahora se trazan los sentidos de los circuitos con signo positivo en sentido horario y negativo en sentido anti horario. Se procede a medir las líneas secundarias y las primarias y se anotan en una tabla. Secundarias totales Principales totales Longitud total

4456.32 m 3237.63 m 7694 m

Antes se calculó el gasto máximo horario, que es el que utilizaremos para el diseño de la red. Calculamos el gasto unitario con la siguiente ecuación:

Teniendo el gasto unitario se calculan las longitudes acumuladas a partir del punto más lejano hacia el punto de alimentación de la red. Circuito

I

II

III

10

Tramo

L acum m

Q acum lps

Diam pulg

Diam com pulg

Diam com mm

L m

K

1-2 2-3 3-4 4-1 2-6 6-7 7-3 3-2 3-7 7-8 8-9 9-3

4529.47 2709.07 2454.29 2788.56 1618.86 816.83 1691.8 2709.07 1691.8 632.35 1535.49 2727.13

5.91 3.54 3.20 3.64 2.11 1.07 2.21 3.54 2.21 0.83 2.00 3.56

4.54 3.51 3.34 3.56 2.71 1.93 2.77 3.51 2.77 1.70 2.64 3.52

6 4 4 4 3 3 3 4 3 3 3 4

152 101.6 101.6 101.6 76.2 76.2 76.2 101.6 76.2 76.2 76.2 101.6

201.54 201.75 244.82 208.85 596.44 202.8 590.55 201.75 590.55 192.33 590.43 208.12

50.20 165.04 165.04 165.04 765.48 6654.07 765.48 165.04 765.48 6654.07 765.48 165.04

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Municipio de Tezontepec de Aldama, Hgo Proyecto de abastecimiento de agua potable por gravedad.

Las longitudes acumuladas se multiplican por el gasto unitario y se obtienen los diámetros que se aproximan a diámetros comerciales. Pero ningún diámetro en la línea principal debe ser menor a 3”. Ya obtenidos los diámetros de la red principal se procede a hacer las correcciones por el método de Hardy Cross el cual se muestra en las tablas correspondientes. Una ves terminada la red se anota en el plano la carga disponible, la cota del terreno y se generan los cruceros de cada nodo. Revisar plano constructivo de la red de distribución.

Cálculo de la línea de alimentación al tanque Pendiente total (ST)

H= Diferencia de cotas entre la obra de captación (Cp) y la caja rompedora de presión (Crp). L= Distancia horizontal entre la obra de captación y la caja rompedora de presión (Crp).

Constante total de Manning

Velocidades Debido a la presencia de dos diámetros de tubería, se tendrán dos velocidades distintas las cuales son:

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Que es mayor a 0.3 m/s Que es menor a 5 m/s

Pendiente hidráulica (Sh)

Longitud de la línea de conducción para cada diámetro utilizado

Pérdidas

12

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CÁLCULO DEL TANQUE DE ALMACENAMIENTO El tanque de almacenamiento se calculara utilizando los datos de proyecto calculados anteriormente.

Tirante del tanque de almacenamiento 2.00 m Teniendo el volumen y el tirante, calculamos el área del tanque. Con el área calculamos el lado del la base: √

13

m

13