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Abastecimiento de Agua y Alcantarillado / WaterCAD – TEMA II

INGENIERIA CIVIL PROBLEMAS POR WATERCAD-TEMAII

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

BACILIO HUAMANI, ROSA MACHACA BEDREGAL, MIGUEL ORTEGA ALARCÓN, CRISTIAN CIV 8-1

2019

“Los alumnos declaran haber realizado el presente trabajo de acuerdo a las normas de la Universidad Católica San Pablo”

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PROBLEMA N°1 Resolver mediante el WaterCAD la red Cerrada mostrada. Adjuntar resultados finales del esquema y la Tabla correspondiente. Considere tuberías de PVC

Solución: Teniendo en cuenta el RNE, la Velocidad min. es 0.60m/s, Velocidad max. es 3.00 m/s y la Presión mínima es 10m H2O.  Hallando la Cota en el Reservorio: 𝐶𝑜𝑡𝑎, 𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣 = 𝐶𝑜𝑡𝑎, 𝑝𝑖𝑒𝑧𝐴 + ℎ𝑓……(1) Hallando Perdida del Tramo reservorio-A, mediante Ecuación de Hazen y Williams 𝑄 = 0.000426 ∗ 𝐶 ∗ 𝐷2.63 ∗ (

ℎ𝑓 0.54 ) 𝐿

4.2 = 0.000426 ∗ 130 ∗ 22.63 ∗ (

ℎ𝑓 0.54 ) 0.1

ℎ𝑓 = 10.35523

-

Remplazando en (1):

𝐶𝑜𝑡𝑎, 𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣 = 𝐶𝑜𝑡𝑎, 𝑝𝑖𝑒𝑧𝐴 + ℎ𝑓 𝐶𝑜𝑡𝑎, 𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣 = 3514.8 + 10.3552 𝐶𝑜𝑡𝑎, 𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣 = 3525.1552𝑚𝑠𝑛𝑚

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

Llenando los datos en el programa WaterCAD y ejecutándolo tenemos:

-

Llenado de datos (tuberías):

-

Llenado de cotas de los Puntos:

-

Llenado de cotas del reservorio:

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A si mismo vemos que la red no cumple con las velocidades máximas, mínimas y presiones mínimas establecidas por el RNE.

TRAMO Resrv-A A-B A-F A-D B-C C-D D-E E-F

DIAMETRO (in) 2" 1 1/2" 1 1/2" 1 1/2" 1" 1" 1" 1"

Velocidades(m/s) 4.14 1.04 1.03 1.62 0.96 0.42 0.45 0.93

PUNTOS A B C D E F

Presión (m de H2O) -7 -6 -6 0 9 18

-

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De esta forma pasaremos a modificar el diámetro de las tuberías en el sistema, para así poder cumplir con lo establecido en el RNE. Así tenemos: TRAMO Resrv-A A-B A-F A-D B-C C-D D-E E-F

DIAMETRO (in) 2 1/2" 1 1/2" 1 1/2" 2" 1" 1" 1" 1"

Velocidades(m/s) 2.65 0.91 0.91 1.04 0.67 0.71 0.71 0.67

PUNTOS A B C D E F

Presión (m de H2O) 18 19 22 30 36 44

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PROBLEMA N°2 Resolver mediante el WaterCAD la red Cerrada mostrada. Adjuntar resultados finales del esquema y la Tabla correspondiente. Considere tuberías de PVC

Solución: Teniendo en cuenta el RNE, la Velocidad min. es 0.60m/s, Velocidad max. es 3.00 m/s y la Presión mínima es 10m H2O.  Hallando la Cota en el Reservorio 1: 𝐶𝑜𝑡𝑎, 𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣1 = 𝐶𝑜𝑡𝑎𝐵 + ℎ𝑓……(1) Hallando Perdida del Tramo reservorio-A, mediante Ecuación de Hazen y Williams 𝑄 = 0.000426 ∗ 𝐶 ∗ 𝐷2.63 ∗ (

ℎ𝑓 0.54 ) 𝐿

100 = 0.000426 ∗ 130 ∗ 102.63 ∗ (

ℎ𝑓 0.54 ) 0.4

ℎ𝑓 = 5.7878

-

Remplazando en (1):

𝐶𝑜𝑡𝑎, 𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣1 = 𝐶𝑜𝑡𝑎𝐵 + ℎ𝑓 𝐶𝑜𝑡𝑎, 𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣1 = 100 + 5.7878 𝐶𝑜𝑡𝑎, 𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣1 = 105.7878𝑚

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 Hallando la Cota en el Reservorio 2: 𝐶𝑜𝑡𝑎, 𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣2 = 𝐶𝑜𝑡𝑎𝐷 + ℎ𝑓……(2) Hallando Perdida del Tramo reservorio-A, mediante Ecuación de Hazen y Williams 𝑄 = 0.000426 ∗ 𝐶 ∗ 𝐷2.63 ∗ (

ℎ𝑓 0.54 ) 𝐿

120 = 0.000426 ∗ 130 ∗ 102.63 ∗ (

ℎ𝑓 0.54 ) 0.2

ℎ𝑓 = 4.056

-

Remplazando en (2):



𝐶𝑜𝑡𝑎, 𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣2 = 𝐶𝑜𝑡𝑎𝐷 + ℎ𝑓 𝐶𝑜𝑡𝑎, 𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣2 = 95 + 4.056 𝐶𝑜𝑡𝑎, 𝑟𝑒𝑠𝑒𝑟𝑣2 = 99.056𝑚

Llenando los datos en el programa WaterCAD y ejecutándolo tenemos:

-

Llenado de datos (tuberías):

-

Llenado de cotas de los Puntos:

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-

Llenado de cotas del reservorio:

-

A si mismo vemos que la red no cumple con las velocidades máximas, mínimas y presiones mínimas establecidas por el RNE.

TRAMO Resrv1-B B-A B-C A-C A-D C-D D-Reserv2

DIAMETRO (in) 10" 8" 6" 6" 8" 8" 10"

Velocidades(m/s) 7.01 6.42 5.33 2.08 3.71 2.32 2.67

PUNTOS A B C D

Presión (m de H2O) -9 4 -5 4

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De esta forma pasaremos a modificar el diámetro de las tuberías en el sistema, para así poder cumplir con lo establecido en el RNE. Así tenemos:

TRAMO Resrv1-B B-A B-C A-C A-D C-D D-Reserv2

DIAMETRO (in) 2" 4" 6" 4" 8" 8" 12"

Velocidades(m/s) 2.51 1.73 1.69 0.69 2.15 2.63 2.95

PUNTOS A B C D

Presión (m de H2O) 47 26 37 43

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PROBLEMA N°3 Se desea diseñar la red de distribución para una localidad de una población dispersa de densidad heterogénea, con una razón de crecimiento anual de r=24 hab/1000, para un periodo de diseño de 20 años y una dotación de 100 l/hab./día, 5 hab/familia. Obtenga las presiones finales, CH = 140. K2 = 1.8. Tramo Nro. de Long. Viviendas (m) Res-A 5 70 A-B 6 135 B-C 107 C-D 6 77 C-E 7 115 B-CRP 12 119 CRP-F 108 F-G 6 96 F-H 5 110 H-I 7 130

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Solución: -

Estimamos la Población Actual  r=24/1000  Asumimos 5 hab/familia  Número de familias:54 familias  Población actual: 54x5 =270 hab

-

Poblac. Final : 𝑃𝑓 = Pact(1 +

𝑃𝑓 = -

Qpromedio=

PfxDot 86400

rxt

)

1000 24x20 270(1 + 1000 )

=

399.6x100 86400

𝑃𝑓 = 399.6 ℎ𝑎𝑏

= 0.4625 𝑙/𝑠

- Consumo máximo horario: Qmh=K2xQprom …….. =1.8𝑥0.4625 = 0.8325 𝑙/𝑠 -

Qmh

Consumo Unitario: Qunit =

Pf

……= =

0.8325 400

= 0.0020813 l/s/hab

TRAMO

Número de Familias

Consumo Diario

Resrv-A A-B B-C C-D C-E B-CRP CRP-F F-G F-H H-I

5 6 6 7 12 6 5 7

4.16 4.995 4.995 5.8275 9.99 4.995 4.16 5.8275

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

Llenando los datos en el programa WaterCAD y ejecutándolo tenemos:

-

Llenado de datos (tuberías):

-

Llenado de cotas de los Puntos:

-

Llenado de cotas del reservorio y de la cámara rompe presión:

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Como podemos observar las velocidades sobrepasan de lo permitido por la norma, al igual que las presiones son elevadamente altas y extremadamente bajas, a continuación, pasaremos a cambiar los diámetros de las tuberías, hasta llegar a un punto en donde las velocidades y las presiones están en el límite permitido por el RNE.

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Modificando el diámetro de las tuberías, tenemos:

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Calculo mediante la tabla:

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