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MEMORIA DE CALCULO AGUA POTABLE

MEMORIA DE CALCULO SISTEMA DE AGUA POTABLE 1.0 CONSIDERACIONES GENERALES DE DISEÑO 1.01 POBLACION: La población estimada de acuerdo con las propiedades existentes del centro poblado de Atuncolla es de 1,203 habitantes.

Se ha determinado la demanda considerando la información recolectada de campo el cual establece la siguiente cantidad de viviendas e instituciones encontradas. Existen dos sectores bien definidos el cual es el Sector A y el Sector B RESUMEN SECTOR A

Acum.

RESUMEN SECTOR B VIVIENDAS

99 6

105

INSTITUCIONES*

6

111

SALUD

1

112

EDUCACION

1

113

EDUCACION

75 188

188

LOTES SIN CONSTRUCCION

188. 00

VIVIENDAS VIVIENDAS ALEDAÑAS

LOTES SIN CONSTRUCCION

TOTAL

99

*:MUNICIPIO, PLAZA, IGLESIA, SERVICIO COMUNAL

VIVIENDAS ALEDAÑAS ESTADIO INSTITUCIONES*

65

2 77 155

78

SALUD

70 71 76 76

TOTAL

155 155. 00

*: PLAZA, CEMENTERIO, SERVICIO COMUNAL, RECREACION

RESUMEN TOTAL VIVIENDAS VIVIENDAS ALEDAÑAS ESTADIO INSTITUCIONES A*, B* SALUD EDUCACION LOTES SIN CONSTRUCCION

TOTAL

Acum. 65 5 1 5

Acum. 164 11 1 11 1 3 152 343

164 175 176 187 188 191

343 343. 00

B*: PLAZA, CEMENTERIO, SERVICIO COMUNAL, RECREACION A*: MUNICIPIO, PLAZA, IGLESIA, SERVICIO COMUNAL

De acuerdo a la información presentada previamente se ha procedido a determinar las demandas correspondientes, considerando incluir para determinar la población de diseño a las instituciones educativas, salud, estado, considerando que existen familias o personan que viven en dicha infraestructura.

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Población de diseño Para calcular la población futura o población de diseño se empleó la siguiente relación:

Pf  Po * (1  r * t / 100) donde: Pf = Po = R = T =

Población futura Población actual Tasa de crecimiento, se asume 1.3% Período de diseño en años, se asume 20 años. DESCRIPCION

Numero de Viviendas Densidad poblacional por vivienda Población Actual Razon de Crecim. Poblacional Periodo de Diseño POBLACION DE DISEÑO

UNIDAD

TOTAL

und

191.00

hab./viv.

5.000

habitantes

955.00

%

1.3

años

20

habitantes

1203.00

1.02 DOTACIÓN, PÉRDIDAS DEL SISTEMA, CAUDALES DE DISEÑO Y VOLUMEN DE RESERVORIO Considerando que la zona de estudio es rural y se encuentra sobre los 3,500 msnm en zona sierra, para el abastecimiento de agua potable, mediante un sistema se ha considerado conveniente adoptar como dotación promedio de 100 lt/hab/día, con lo cual se garantiza el abastecimiento diario para consumo y es con lo cual se ha calculado los siguientes caudales de diseño. Se ha considerado una pérdida del sistema del 30%, cuyo valor a sido recogido de las pérdidas que tiene la empresa de saneamiento de la ciudad de Puno. Se muestra a continuación las formulas empleadas para determinar demanda correspondiente:

Demanda  promedio  ( Pfutura* dotación) / 86400

Qproduccion  Demanda  promedio /(1  % perdidas) Dmd  1.30 * Qproduccion Dmh  2.6 * Qproduccion

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El volumen del reservorio a considerado el 25% de Volumen Requerido de Agua por Dia, y se ha considerado 02 horas del caudal máximo horario y que es el tiempo que se ha establecido para arreglar el sistema de conducción. En cuanto al volumen contra incendio, no se considera debido a que la población es menor a 2,000 habitantes. POBLACION, DEMANDAS Y VOLUMEN DE RESERVORIO LOCALIDAD : ATUNCOLLA DESCRIPCION

UNIDAD

TOTAL

und

191.00

hab./viv.

5.000

habitantes

955.00

%

1.3

años

20

habitantes

1203.00

l/hab/día

100.00

% de perdidas fisicas del sistema (fuente emsa puno)

%

30%

Demanda Promedio = poblacion * dotacion / 86,400

lt/s

1.39

Caudal de Produccion = Demanda Promedio / ( 1%perdidas)

lt/s

1.99

Demanda Maxima Diaria = 1.3 * Caudal de Produccion

lt/s

2.59

Demanda Maxima Horaria= 2.6 * Caudal de Produccion

lt/s

5.17

m3/dia

171.86

Numero de Viviendas Densidad poblacional por vivienda Población Actual Razon de Crecim. Poblacional Periodo de Diseño POBLACION DE DISEÑO CALCULO DE DEMANDA DE AGUA Dotación de agua

Volumen de Demanda Diaria VOLUMEN DEL RESERVORIO Volumen de Regulación 25% Vol.Dem.Diar.

m3

43.00

Volumen de Reserva (2 horas del Qmax. Diario)

m3

18.62

m3

61.62

m3

60.00

Volumen util requerido para Reservorio Volumen Asumido

a+b

Se ha considerado la ubicación de válvulas de paso, ubicados adecuadamente para realizar el mantenimiento en caso de rotura considerando cerrar como máximo tres válvulas.

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1.03 DISEÑO DE LA LINEA DE CONDUCCION Para el cálculo de la línea de conducción hemos utilizado como caudal la demanda máxima diaria, y para el diseño se ha utilizado la fórmula de Hazen - Williams, y se ha realizado la verificación con la formula de Darcy, la misma que nos ha permitido calcular a partir del caudal requerido, el diámetro de la tubería y el coeficiente de rugosidad, determinar la gradiente hidráulica en cada uno de los tramos existentes y proyectado. La fórmula utilizada de Hazen Willians utilizada ha sido: S

Donde:

1.21308 x10 10 xQ1.85 D 4.85 C 1.85

S, es el gradiente hidráulico en m/m Q, es caudal de conducción en l/s. D, es diámetro interno de la tubería en mm. C, es el coeficiente de rugosidad. Para el cálculo de la velocidad hemos utilizado la ecuación de continuidad, es decir:

V = 4000 *Q /(3.14159 * D 2 )

Donde: V, es la velocidad del flujo de agua en m/s. Q, es caudal de conducción en l/s. D, es diámetro interno de la tubería en mm. En el cuadro adjunto se muestran los cálculos efectuados en el tramo de la líneas de conducción desde el Reservorio RAP-01 al RAP-02

PROYECTO: MEJORAMIENTO Y AMPLIACION DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO EN LA LOCALIDAD DE ATUNCOLLA, DISTRITO DE ATUNCOLLA - PUNO - PUNO DIMENSIONAMIENTO DE LINEA DE CONDUCCION TRAMO:

RAP-1 A RAP 2 A

Cota A =

Diferencia de cotas=

3940.00 msnm

s=

l/s m/s 0.0033 m./m.

D=

83.4 m.m.

Q=

2.590

V=

46.54 Hf=

12.50

m.

P=

34.04

m.

0.474

Q=

2.5900 l/s

L=

3792.000 m. B Cota B =

DIMENSIONAMIENTO DE LA LINEA DE CONDUCCION

CANTIDAD

Cota en A Cota en B Longitud de la tuberia Gradiente Hidraulico (s) Rugosidad de la Tuberia Caudal a Transportar Diametro Necesario (Formula de Hazen Willians) Diametro Interior Comercial Asumido Caudal Maximo de Conducción Area Interior de la tuberia Velocidad Gradiente Hidraulico con diametro comercial (s) Perdida de Carga

3940.00 3893.46 3792.00 0.01227 140.00 2.5900 63.6678 83.4 5.268 0.00546 0.474 0.0033

12.50

3893.46

m.s.n.m

UNIDAD

m.s.n.m. m.s.n.m. m. m./m. PVC l/s m.m. m.m. lt/sg m² m./s. m/m m

PVC 90 mm C-7-5

COMPROBACION UTILIZANDO METODO DE DARCY Caudal m3/s

0.0026

Longitud Tuberia m

3792.00

Diametro interior m C-10

0.0834

Rugosidad Absoluta m

1.52E-06

viscosidad del agua m/s^2 (2 ºc)

Area m2

1.76E-06 0.005463

5

Velocidad m/s

0.47

Numero de Reynols

22,466

factor de friccion

0.024900

Hf Calculado m

12.97

Hf disponible Condicion m

46.54

O.K.

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1.03 DISEÑO DE LA RED DE DISTRIBUCION El presente explica los criterios empleados para el diseño de las redes proyectadas y la metodología seguida para establecer el modelo de simulación. Para la simulación se ha establecido una red matriz y una modulación de consumo por nudos en un tiempo de 24 horas. Para la simulación hidráulica del modelo matemático se utilizó el el software WaterGEMS V.8i. a)

Criterios de zonificación de servicio

Bajo el planteamiento propuesto, se ha consideraron para la solución, los siguientes factores: 

Que el sistema trabaje como una sola zona de presión.



La ubicación del reservorio proyectado a una cota adecuada, que permitan presiones mínimas en los puntos de servicio de 15 m.c.a y de presiones, máximas de 50 m.c.a.



El crecimiento urbano y su densificación.



Repartición de caudales por zonas de presión para asegurar la red contra fallas por presiones excesivas.

b)

Modelización de la Red

Para la modelización de la red se estableció un modelo matemático para una simulación instantánea considerando el caudal de la Demanda Máximo Horaria. .c)

Redes Matrices

Para las tuberías matrices proyectadas se ubicaron de tal forma que se obtengan circuitos cerrados y que se continúe con el esquema existente en concordancia con el catastro urbano. Para el establecimiento de los nudos, se diferencio entre nudos de funcionalidad hidráulica, (reducción de diámetro de tubería, material y repartición de tuberías) y nudos de distribución (asignándosele un caudal de distribución). Para los coeficientes de fricción utilizados se establecieron en C=150 para todas las tuberías, (todas las tuberías proyectadas serán de PVC clase 10). d)

Distribución de demandas

La distribución de la demanda se realizó teniendo en cuenta las coberturas de servicio proyectadas. Para la distribución de demanda por nudos se procedió de la siguiente manera:

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Se delimitó las áreas de influencia de los nudos del circuito de la red principal tanto de la red existente como proyectada. Se determinaron en cada área de influencia la cantidad de viviendas existentes, según visita de campo y plano catastral, para determinar la población actual y futura con un factor de crecimiento poblacional. Se determinó una dotación general con el consumo doméstico y pérdidas, en razón de la mayor incidencia de consumo doméstico frente a los otros consumos. Con esta dotación y con la población obtenida se determiné el caudal de distribución por área y se distribuyó entre la cantidad de nudos de distribución de cada área. e)

Método empleado en la modelización

Para el cálculo hidráulico se realizó con el Software WaterGEMS Versión 8i. Este programa ha sido diseñado para realizar análisis hidráulicos de tuberías con flujos a presión. Para el modelo matemático los elementos son organizados en tres categorías: 

Nudos con condiciones de gradiente conocidas (tanques, reservorios).



Nudos de conexión (interconexión de tuberías, cambio de diámetro de tuberías, asignación de demandas).



Tramos conectados por nudos que incluyen tuberías, bombas, válvulas.

La simulación se puede realizar para un tiempo puntual (caso utilizado), o para una simulación con período extendido, con modulaciones de variación de consumo en los nudos. La metodología utilizada por el software para determinar la distribución de caudales y presiones es por método de la linealización, utilizando el algoritmo de Cholesky para las soluciones del sistema de ecuaciones lineales. Los elementos a introducir en cada componentes son: 

En los nudos: Elevaciones, demandas.



En los tramos: Distancias, diámetros, coeficientes de rugosidad.



Válvulas de control de caudal: Situación (abierta, cerrada, cantidad de flujo a pasar).



Válvulas reguladores de presión: Condiciones de gradiente hidráulico (arriba o abajo de la válvula).



Bombas, curva del sistema.

Los resultados presentados en cada simulación contemplan, resultados para las horas de máximo consumo horario.

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f)

Caracterización de la Red de Distribución

El abastecimiento del sistema será por una sola zona de presión. El abastecimiento del sistema será por un reservorio proyectado RAP-02 de 60 m3, ubicado en la cota de 3,940 m.s.n.m., cuyas aguas provienen del Reservorio RAP-01. El abastecimiento del sistema será es a través de cuatro circuitos cerrados en la población y ramales para las zonas más alejadas. Las presiones obtenidas en los nudos de consumo en la hora de máximo consumo se encuentran entre 13.7 y 40 mca. Recomendaciones Las tuberías proyectadas serán de PVC que soporten presiones de servicio o de campo de 10 bar. La ubicación de tuberías, accesorios y válvulas, respetaran las disposiciones comprendidas en el R.N.E. Se presenta a continuación la distribución de circuitos y los cuadros de nudos y tuberías con los resultados de la simulación.

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MEMORIA DE CALCULO AGUA POTABLE

CUADRO DE NUDOS Label

Elevacion (m)

Demanda (L/s)

1-A 1-B 2-A 2-B 3-A 3-B 4-A 4-B 5-A 5-B 6-A 6-B 7-A 7-B 8-A 8-B 9-A 9-B 10-A 10-B 11-A 11-B 12-A 12-B 13-A 13-B 14-A 14-B 15-B 16-B

3876.5 3870 3871 3853.5 3863 3855.8 3853 3848.5 3848.5 3842 3854 3840 3851.3 3838.4 3852 3841.6 3843 3840 3851 3837.8 3844.5 3837.2 3847 3842 3859.5 3838 3841 3837.8 3844.2 3840

0.054 0.271 0.163 0.163 0.325 0.135 0.163 0.271 0.406 0.271 0.488 0.135 0.515 0.054 0.19 0.081 0.135 0.054 0.163 0.163 0.19 0.054 0.108 0.19 0.108 0.027 0.054 0.027 0.19 0.027

10

Gradiente Hidraulico (m) 3885.38 3883.68 3884.63 3882.15 3884.01 3881.72 3883.73 3881.78 3883.61 3881.35 3883.7 3877.37 3883.51 3875.88 3883.47 3877.5 3883.47 3873.55 3881.61 3873.55 3881.18 3873.39 3880.93 3870.73 3880.38 3870.69 3880.94 3870.67 3869.09 3869.05

Presion (m H2O) 8.9 13.7 13.6 28.6 21.0 25.9 30.7 33.2 35.0 39.3 29.6 37.3 32.1 37.4 31.4 35.8 40.4 33.5 30.5 35.7 36.6 36.1 33.9 28.7 20.8 32.6 39.9 32.8 24.8 29.0

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CUADRO DE TUBERIAS Label

Nudo Inicio

Nudo Final

Longitud (m)

Diametro (mm)

Material

HazenWilliams C

Caudal (L/s)

Velocidad (m/s)

P-2 P-2 P-3 P-5 P-6 P-7 P-8 P-9 P-10 P-11 P-12 P-13 P-14 P-15 P-16 P-17 P-18 P-19 P-20 P-21 P-22 P-23 P-24 P-25 P-26 P-27 P-28 P-29 P-30 P-31 P-32 P-33 P-34 P-35

1-A R-1 3-A 1-A 2-A 4-A 4-A 5-A 6-A 7-A 8-A 8-A 10-A 12-A 9-A 11-A 12-A 1-A 1-B 2-B 2-B 4-B 5-B 8-B 9-B 12-B 15-B 12-B 13-B 5-B 6-B 7-B 9-B 10-B

3-A 1-A 6-A 2-A 4-A 6-A 5-A 9-A 7-A 8-A 9-A 10-A 12-A 14-A 11-A 14-A 13-A 1-B 2-B 3-B 4-B 5-B 8-B 9-B 12-B 15-B 16-B 13-B 14-B 6-B 7-B 10-B 10-B 11-B

256.00 640.00 91.00 144.00 217.00 80.00 63.00 266.00 74.00 67.00 111.00 69.00 76.00 163.00 158.00 184.00 190.00 172.00 200.00 100.00 65.00 112.00 57.00 77.00 67.00 157.00 183.00 49.00 77.00 121.00 96.00 226.00 156.00 202.00

60 90 60 60 60 60 60 60 60 60 60 25 25 25 25 25 25 60 60 25 60 60 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25 25

PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC PVC

150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150 150

1.516 5.175 1.191 1.492 1.329 0.318 0.847 0.441 1.022 0.507 -0.046 0.363 0.2 0.016 0.26 0.07 0.108 2.113 1.842 0.135 1.544 1.273 0.597 0.516 0.461 0.217 0.027 0.054 0.027 0.405 0.27 0.216 0.001 0.054

0.54 0.81 0.42 0.53 0.47 0.11 0.3 0.16 0.36 0.18 0.02 0.74 0.41 0.03 0.53 0.14 0.22 0.75 0.65 0.28 0.55 0.45 1.22 1.05 0.94 0.44 0.06 0.11 0.06 0.83 0.55 0.44 0.1 0.11

11

Gradiente Hidraulico (m/m) 0.005 0.007 0.003 0.005 0.004 0.001 0.002 0.001 0.003 0.001 0.001 0.027 0.009 0.001 0.015 0.001 0.003 0.01 0.008 0.004 0.006 0.004 0.068 0.052 0.042 0.01 0.001 0.001 0.001 0.033 0.016 0.01 0.001 0.001