aduccion

DISEÑO DE LA RED DE ADUCCIÓN

Este diseño será efectuado por tramos de acuerdo, a las condiciones topográficas del terreno, puduiendo presentarse dos alternativas: Diseño de un cana o de una tubería.

Parámetros de diseño para los canales:

Velocidad mínima no sedimentable 0.3 [m/s]Velocidad máxima no erosionable 3.0 [m/s]

TRAMO 1

En este tramo de acuerdo a la topografía del terreno es mas factible, emplazar un canal.

1 DATOS TERRENO

Cota Ingreso = 1835.7 [m.s.n.m.]Cota Salida = 1834.74 [m.s.n.m.]Progresiva Ingreso = 0 + 0.000 [m]Progresiva Salida = 0 + 300 [m]Longitud canal = 300 [m]

2 DATOS CANAL

Qd = 0.125 [m3/s] Caudal de diseñoS = 0.0032 [m/m] Pendiente longitudinal del canal

n = 0.015 [adim] Rugosidad del canal, para un material de hormigon ciclopio

b = 0.50 [m] Base constructiva asumida

3 CALCULO DIMENSIONES Y CARACTERÍSTICAS DEL CANAL

Por Manning:

Remplazando los datos y por el proceso de iteraciones se obtiene el tirante normal

Yn = 0.2613 [m]

El tirante crítico se calculará con la expresión: g = 9.81 [m/s2]

Remplazando los datos se obtiene el tirante crítico Yc = 0.18538 [m]

Además se puede calcular:

1835.7

A = 0.1307 [m2] Yn=0.261

P = 1.0226 [m] Prog=0+0.00

R = 0.2186 [m] 1834.7

F = 0.5976 [adim] Flujo subcrítico

Q=[ A5

P2 ]13∗

S12

nQ=[ (bYn )5

(b+2Yn )2 ]13∗

S12

n

Yc=[ Q2

b2∗g ]13

V = 0.9568 [m/s] Cumple Prog=0+300.00

Por razones de seguridad se debe dar un borde libre, para evitar un desborde del agua por las paredes delcanal:

Borde libre (Bl) adoptado 0.19 m Que esta dentro del rango para caudales menores a 0.5 m3/s

De donde se tendrá la altura final del canal:

h = 0.4513 [m] redondeando a una medida constructiva: h = 0.45 [m]

Dimensiones finales de la sección transversal del canal:

b = 0.50 [m] 0.19h = 0.45 [m]

0.26

0.50

TRAMO 2


1 DATOS TERRENO

Cota Ingreso = 1834.61 [m.s.n.m.]Cota Salida = 1833.6 [m.s.n.m.]Progresiva Ingreso = 0 + 340 [m]Progresiva Salida = 0 + 658 [m]Longitud canal = 318 [m]

2 DATOS CANAL

Qd = 0.125 [m3/s] Caudal de diseñoS = 0.0032 [m/m] Pendiente longitudinal del canal

n = 0.015 [adim] Rugosidad del canal, para un material de hormigon ciclopiob = 0.50 [m] Base constructiva asumida


Por Manning:


Yn = 0.2613 [m]


Q=[ A5

P2 ]13∗

S12

nQ=[ (bYn )5

(b+2Yn )2 ]13∗

S12

n

Yc=[ Q2

b2∗g ]13



1834.6

A = 0.1307 [m2] Yn=0.261

P = 1.0226 [m] Prog=0+340.00

R = 0.2186 [m] 1833.6

F = 0.5976 [adim] Flujo subcríticoV = 0.9568 [m/s] Cumple Prog=0+658.00

Por razones de seguridad se debe dar un borde libre, para evitar un desborde del agua por las paredes delcanal:Borde libre (Bl) adoptado 0.16 m Que esta dentro del rango para caudales menores a 0.5 m3/s




b = 0.50 [m] 0.16h = 0.42 [m]

0.26

0.50

TRAMO 3


1 DATOS TERRENO


2 DATOS CANAL

Qd = 0.125 [m3/s] Caudal de diseñoS = 0.0048 [m/m] Pendiente longitudinal del canaln = 0.015 [adim] Rugosidad del canal, para un material de hormigon ciclopio



Yc=[ Q2

b2∗g ]13

Por Manning:


Yn = 0.2246 [m]




1829.9

A = 0.1123 [m2] Yn=0.225

P = 0.9492 [m] Prog=0+670.00

R = 0.1498 [m] 1828.7







b = 0.50 [m] 0.23h = 0.45 [m]

0.22

0.50

TRAMO 4


1 DATOS TERRENO

Q=[ A5

P2 ]13∗

S12

nQ=[ (bYn )5

(b+2Yn )2 ]13∗

S12

n

Yc=[ Q2

b2∗g ]13


2 DATOS CANAL

Qd = 0.125 [m3/s] Caudal de diseñoS = 0.0027 [m/m] Pendiente longitudinal del canaln = 0.015 [adim] Rugosidad del canal, para un material de hormigon ciclopio



Por Manning:


Yn = 0.2787 [m]




1827.0

A = 0.1394 [m2] Yn=0.279

P = 1.0574 [m] Prog=0+940.00

R = 0.2569 [m] 1826.9







b = 0.50 [m] 0.17

h = 0.45 [m]

Q=[ A5

P2 ]13∗

S12

nQ=[ (bYn )5

(b+2Yn )2 ]13∗

S12

n

Yc=[ Q2

b2∗g ]13

0.28

0.50

TRAMO 5


1 DATOS TERRENO


2 DATOS CANAL

Qd = 0.125 [m3/s] Caudal de diseño

S = 0.0043 [m/m] Pendiente longitudinal del canaln = 0.015 [adim] Rugosidad del canal, para un material de hormigon ciclopiob = 0.50 [m] Base constructiva asumida


Por Manning:


Yn = 0.2339 [m]




1822.7

A = 0.1170 [m^2] Yn=0.234

P = 0.9678 [m] Prog=1+20.00

R = 0.1657 [m] 1820.8


Q=[ A5

P2 ]13∗

S12

nQ=[ (bYn )5

(b+2Yn )2 ]13∗

S12

n

Yc=[ Q2

b2∗g ]13






b = 0.50 [m] 0.22

h = 0.45 [m]

0.23

0.50

TRAMO 6


1 DATOS TERRENO

Cota Ingreso = 1819.0 [m.s.n.m.]Cota Salida = 1817.8 [m.s.n.m.]Progresiva Ingreso = 1 + 510 [m]Progresiva Salida = 1 + 894.6 [m]Longitud canal = 384.6 [m]

2 DATOS CANAL

Qd = 0.125 [m/s] Caudal de diseñoS = 0.0031 [m/m] Pendiente longitudinal del canaln = 0.015 [adim] Rugosidad del canal, para un material de hormigon ciclopiob = 0.50 [m] Base constructiva asumida


Por Manning:


Yn = 0.2645 [m]


Q=[ A5

P2 ]13∗

S12

nQ=[ (bYn )5

(b+2Yn )2 ]13∗

S12

n

Yc=[ Q2

b2∗g ]13



1819.0

A = 0.1323 [m^2] Yn=0.265

P = 1.0290 [m] Prog=1+510.00

R = 0.2254 [m] 1817.8







b = 0.50 [m] 0.19h = 0.45 [m]

0.26

0.50

TRAMO 7

En este tramo de acuerdo a la topografía del terreno es mas factible, colocar una tubería.

1 DATOS TERRENO

Cota Ingreso = 1818.0 [m.s.n.m.]Cota Salida = 1815.8 [m.s.n.m.]Progresiva Ingreso = 1 + 900.0 [m]Progresiva Salida = 2 + 150 [m]Longitud tubería = 255.12 [m]

2 PERFIL TOPOGRÁFICO TUBERÍA

Calculo longitudes de la tubería de aducción

TuboL0 10

Punto Nº

Cotas tubería (msnm)

Progres Tubería

(m)Longitud (m)

0 1817 1900 L1 12.8061 1817 1910 L2 18.2162 1809 1920 L3 20.0043 1806.2 1938 L4 20.4784 1806.6 1958 L5 20.5685 1811 1978 L6 50.236 1806.2 1998 L7 20.17 1811 2048 L8 32.7158 1809 2068 L9 509 1815.8 2100 L Total 255.117

10 1815.8 2150

3 DISEÑO HIDRÁULICO DE LA TUBERÍA

Se determinará el díametro del tubo, para esto se tomará en cuenta las pérdidas de carga locales y pérdidas de cargas por fricción:

Bernoulli entre altura de carga de la cámara de entrada y la salida de la tuberia:

2.2 [m] desnivel topográficohf = es la pérdida por fricción en la tuberíahl = son las pérdidas locales debido a la entrada y cambios de dirección

a) Pérdidas de cargas por fricción:

Se utilizará la siguiente expresión desarrollada por Manning:

n = 0.013 Es el coeficiente para el tipo de tubo utilizado

L = 255.117 m Longitud total tubería

Tipo de tubo a utilizar: Tubo de hierro fundido de 20 m.c.a.

1889 1939 1989 2039 2089

1800

1802

1804

1806

1808

1810

1812

1814

1816

1818

PERFIL TUBERÍA

Progresivas (m)

Co

tas

(m.s

.n.m

)

01

2

3 4

5

6

7

8

910

L0

L1

L2 L3

L4 L5 L6

L7

L8

L9

ΔH=hf +hl ΔH=

hf =10 .2935906n2

D163

L


Remplazando los datos se obtiene una ecuación reducida:

hf = 0.006934466

b) Pérdidas de cargas locales:

Se presentarán pérdidas de carga por entrada y por cambios de dirección.

** Pérdidas de carga por entrada:

Dejandolo en función del diámetro se tiene:

K = 0.5 Coeficiente que depende al tipo de entradag = 9.81 [m/s2] Aceleración de la gravedad



hle = 0.0006455

** Pérdidas de carga por cambios de dirección:

Angulo de deflexión entre los cambios dedirección en grados decimales

K

1 40.18 0.167041

2 28.9 0.141667 Remplazando los datos se obtiene una ecuación reducida:3 13.78 0.097824

4 11.62 0.08983

5 30.98 0.146676 hlcd = 0.00139566 27.22 0.137487

7 18.62 0.113713

8 16.72 0.107755

9 8.98 0.078969

Ktotal 1.080962

Remplazando en la ecuación de Bernolli:y despejando el diámetro se tiene:

2.2 = 0.006934466 + 0.0006455 + 0.0013956

Punto Nº

Angulo Deflex.

hle=K∗v2

2g

hle=K∗[ 4∗Q

π∗D2 ]2

∗12 g

hf =10 .2935906n2

D163

L

¿1

D163

¿1

D4

hlcb=K∗v2

2 gK=0.25√ β

90β=

βhlcb=Kt∗[ 4∗Q

π∗D2 ]2

∗12g

¿1

D4

¿1

D163

¿1

D4¿

1

D4

Despejando el diámetro se tiene: D = 0.3353 m D = 13.2008 pulgadas

Redondeando a un diámetro comercial: D = 14 pulgadas D = 0.3556 m

Verificación de la pérdida de carga:

Hf = 0.006934466 + 0.0006455 + 0.0013956

Hf = 1.84906 [m] < 2.2 [m] El diámetro satisface la condición

TRAMO 8


1 DATOS TERRENO

Cota Ingreso = 1815.8 [m.s.n.m.]Cota Salida = 1814.7 [m.s.n.m.]Progresiva Ingreso = 2 + 150.0 [m]Progresiva Salida = 2 + 380 [m]Longitud canal = 230.0 [m]

2 DATOS CANAL

Qd = 0.125 [m^3/s] Caudal de diseño

S = 0.0048 [m/m] Pendiente longitudinal del canaln = 0.015 [adim] Rugosidad del canal, para un material de hormigon ciclopiob = 0.50 [m] Base constructiva asumida


Por Manning:


Yn = 0.2246 [m]




1815.8

Q=[ A5

P2 ]13∗

S12

nQ=[ (bYn )5

(b+2Yn )2 ]13∗

S12

n

Yc=[ Q2

b2∗g ]13

¿1

D163

¿1

0 .3556163

¿1

0 .35564¿

1

0 .35564

A = 0.1123 [m^2] Yn=0.225

P = 0.9492 [m] Prog=2+150.00

R = 0.1498 [m] 1814.7







b = 0.50 [m] 0.23h = 0.45 [m]

0.22

0.50

TRAMO 9


1 DATOS TERRENO

Cota Ingreso = 1814.1 [m.s.n.m.]Cota Salida = 1813.0 [m.s.n.m.]Progresiva Ingreso = 2 + 440.0 [m]Progresiva Salida = 2 + 710 [m]Longitud canal = 270.0 [m]

2 DATOS CANAL

Qd = 0.125 [m3/s] Caudal de diseñoS = 0.0041 [m/m] Pendiente longitudinal del canaln = 0.015 [adim] Rugosidad del canal, para un material de hormigon ciclopiob = 0.50 [m] Base constructiva asumida


Por Manning:


Q=[ A5

P2 ]13∗

S12

nQ=[ (bYn )5

(b+2Yn )2 ]13∗

S12

n

Yn = 0.2403 [m]




1814.1

A = 0.1202 [m^2] Yn=0.240

P = 0.9806 [m] Prog=2+440.00

R = 0.1773 [m] 1813.0






b = 0.50 [m] 0.21

h = 0.45 [m]

0.24

0.50

TRAMO 10


1 DATOS TERRENO

Cota Ingreso = 1810.5 [m.s.n.m.]Cota Salida = 1810.48 [m.s.n.m.]Progresiva Ingreso = 2 + 665.6 [m]Progresiva Salida = 2 + 670.65 [m]Longitud canal = 5.05 [m]

2 DATOS CANAL


Yc=[ Q2

b2∗g ]13

S = 0.004 [m/m] Pendiente longitudinal del canal

n = 0.015 [adim] Rugosidad del canal, para un material de hormigon ciclopiob = 0.50 [m] Base constructiva asumida


Por Manning:


Yn = 0.2403 [m]




1810.5

A = 0.1202 [m^2] Yn=0.240

P = 0.9806 [m] Prog=2+665.60

R = 0.1773 [m] 1810.5






b = 0.50 [m] 0.21

h = 0.45 [m]

0.24

0.50

TRAMO 11

En este tramo de acuerdo a la topografía del terreno es mas factible, colocar una tubería.

Q=[ A5

P2 ]13∗

S12

nQ=[ (bYn )5

(b+2Yn )2 ]13∗

S12

n

Yc=[ Q2

b2∗g ]13

1 DATOS TERRENO

Cota Ingreso = 1808.0 [m.s.n.m.]Cota Salida = 1805.6 [m.s.n.m.]Progresiva Ingreso = 2 + 672.6 [m]Progresiva Salida = 2 + 108.6 [m]Longitud tubería = 390.02 [m]

2 PERFIL TOPOGRÁFICO TUBERÍA

Calculo longitudes de la tubería de aducción

TuboL0 10

0 1807.6 2720 L1 10.0181 1807.6 2730 L2 2402 1807 2740 L3 130.0063 1806.9 2980 L Total 390.0244 1805.6 3110

3 DISEÑO HIDRÁULICO DE LA TUBERÍA

Se determinará el díametro del tubo, para esto se tomará en cuenta las pérdidas de carga locales y pérdidas de cargas por fricción:

Bernoulli entre altura de carga de la cámara de entrada y la salida de la tuberia:

2.4 [m] desnivel topográficohf = es la pérdida por fricción en la tubería

hl = son las pérdidas locales debido a la entrada y cambios de dirección

Punto Nº

Cotas tubería (msnm)

Progres Tubería

(m)Longitud (m)

ΔH=hf +hl ΔH=

2660 2710 2760 2810 2860 2910 2960 3010 3060 3110

1804.2

1804.7

1805.2

1805.7

1806.2

1806.7

1807.2

1807.7

PERFIL TUBERÍA

Progresivas (m)

Co

tas

(m

.s.n

.m)

01

2 3

4

L0

L1

L2

L3

a) Pérdidas de cargas por fricción:

Se utilizará la siguiente expresión desarrollada por Manning:

n = 0.013 Es el coeficiente para el tipo de tubo utilizadoL = 390.024 [m] Longitud total tubería



hf = 0.0106014423

b) Pérdidas de cargas locales:

Se presentarán pérdidas de carga por entrada y por cambios de dirección.

** Pérdidas de carga por entrada:

Dejandolo en función del diámetro se tiene:

K = 0.5 Coeficiente que depende al tipo de entrada

g = 9.81 [m/s2] Aceleración de la gravedadQd = 0.125 [m3/s] Caudal de diseño


hle = 0.0006455

** Pérdidas de carga por cambios de dirección:

Angulo de deflexión entre los cambios dedirección en grados decimales

K

1 13.01 0.095051

2 12.98 0.094942 Remplazando los datos se obtiene una ecuación reducida:3 1.2 0.028868

Ktotal 0.21886

hlcd = 0.0002826

Remplazando en la ecuación de Bernolli:y despejando el diámetro se tiene:

Tipo de tubo a utilizar: Tubo de hierro fundido de 20 m.c.a.

Punto Nº

Angulo Deflex.

hle=K∗v2

2g

hle=K∗[ 4∗Q

π∗D2 ]2

∗12 g

hf =10 .2935906n2

D163

Q2 L

¿1

D163

¿1

D4

hlcb=K∗v2

2 gK=0.25√ β

90β=

βhlcb=Kt∗[ 4∗Q

π∗D2 ]2

∗12g

¿1

D4

2.4 = 0.0106014423 + 0.0006455 + 0.0002826

Despejando el diámetro se tiene: D = 0.3624 m D = 14.2677 pulgadas

Redondeando a un diámetro comercial: D = 16 pulgadas D = 0.4064 m

Verificación de la pérdida de carga:

Hf = 0.0106014423 + 0.0006455 + 0.0002826

Hf = 1.32508 [m] < 2.4 [m] El diámetro satisface la condición

¿1

D163

¿1

D4

¿1

0 .4064163

¿1

0 .40644¿

1

0 .40644

¿1

D4

0 1835.7658 1833.6300 1834.74340 1834.612

0.187397 0.2454980.245498 0.2580560.258056 0.2606530.260653 0.2611850.261185 0.2612940.261294 0.2613160.261316 0.2613210.261321 0.261321

0.187397 0.2454980.245498 0.2580560.258056 0.2606530.260653 0.2611850.261185 0.2612940.261294 0.2613160.261316 0.2613210.261321 0.261321

0.153009 0.210376

0.210376 0.2218790.221879 0.22408

0.22408 0.2244970.224497 0.2245760.224576 0.2245910.224591 0.224594

0.224594 0.224595

0.204012 0.2622170.262217 0.2751790.275179 0.2779440.277944 0.2785280.278528 0.2786510.278651 0.2786770.278677 0.2786830.278683 0.278684

0.161661 0.219290.21929 0.231089

0.231089 0.2333950.233395 0.2338420.233842 0.2339290.233929 0.2339460.233946 0.2339490.233949 0.233949

0.190396 0.248526

0.248526 0.2611620.261162 0.263790.26379 0.264331

0.264331 0.264443

0.264443 0.2644650.264465 0.26447

0.26447 0.264471

0.153009 0.2103760.210376 0.2218790.221879 0.22408

0.22408 0.2244970.224497 0.2245760.224576 0.2245910.224591 0.2245940.224594 0.224595

0.165557 0.2249450.224945 0.2372910.237291 0.23974

0.23974 0.2402210.240221 0.2403150.240315 0.2403340.240334 0.240337

0.240337 0.240338

0.167613 0.225390.22539 0.237380.23738 0.239757

0.239757 0.2402240.240224 0.2403160.240316 0.2403340.240334 0.2403380.240338 0.240338

aduccion

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