02.00 MEMORIA DE CALCULO LINEA DE IMPULSION.doc

EXPEDIENTE TÉCNICO: DISEÑO Y CALCULO HIDRAULICO DE LA LINEA DE IMPULSION DE AGUA DESDE EL POZO N°05 AL RESERVORIO N°05-A, EPS S.A.

MEMORIA DE CLCULO HIDRAULICO LINEA DE IMPULSION

PROYECTO

:

DISEÑO Y CALCULO HIDRAULICO DE LA LINEA DE IMPULSION DE AGUA DESDE EL POZO N° 5 AL RESERVORIO N° 5-A – EPS S.A.

UBICACION

:

DISTRITO

:

TACNA

PROVINCIA

:

TACNA

DEPTO :

TACNA

FECHA

1.0

:

Tacna, Julio del 2016

GENERALIDADES - UBICACION

La caseta de bombeo del Pozo Nº 05 proyectada, está ubicada en la Av. Manuel A. Odria en la ona de e!uipo mecánico de la Municipalidad Provincial de "a "acna. cna. #e $a %enerado el proyecto de per&oraci'n y e!uipamiento del Pozo subterráneo Nº 5, ubicado en la parte ba(a de la ciudad, en terrenos de la Municipalidad Provincial de "acna, )!uipo Mecánico de la municipalidad provincial de "acna. "acna. )ste proyecto comprende el dise*o de la l+nea de impulsi'n -/./ ml1 desde el Pozo N2 5 $asta el reservorio 345 A, ubicado en el ovalo callao, !ue abastece al sector - de Le%u+a donde se ubica la $abilitaci'n urbana los ALAMO#  y  )tapa. 6omo antecedente antecedente se tiene !ue la estaci'n estaci'n de bombeo )75 tiene una capacidad capacidad de bombeo de 80 l9s, contará con una cámara de bombeo para almacenar el volumen de a%ua necesario para abastecer a la bomba !ue llevará el a%ua potable $asta el reservorio 345 A. )l 3eservo 3eservorio rio R-5 A abastece al sector Nº 0- Le%u+a !ue comprende Para 6$ico y Para :rande, anteriormente este sector contaba con el reservorio de capacidad de 500 m8, sin embar%o, con un proyecto &inanciado por el M;6# se $a construido el reservorio 345A con una capacidad de /500 m8 para respaldar la continuidad de servicio del sector -. )sta obra se trans&erirá a la )P# "acna !uien se $ará car%o de la operaci'n y mantenimiento del sistema, desde la operaci'n de pozo y estaci'n de rebombeo, $asta la desi%naci'n del personal encar%ado de operar el mismo. 2.0

OBJETIVO •

•

Me(orar las condiciones de vida de un sector de la poblaci'n de la zona de proyecci'n, ampliando la continuidad del abastecimiento de a%ua potable y en cantidades adecuadas, en &unci'n del rendimiento de la &uente.
EXPEDIENTE TÉCNICO: DISEÑO Y CALCULO HIDRAULICO DE LA LINEA DE IMPULSION DE AGUA DESDE EL POZO N°05 AL RESERVORIO N°05-A, EPS S.A. •

!.0

DE"INICIONES •

•

•

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•

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•

•

#.0

6A3:A <N=M6A> )n cual!uier punto de la l+nea, representa la di&erencia de la car%a estática y la p?rdida de car%a por &ricci'n en la tuber+a. :OLP) <) A3)")> #e denomina a la sobrepresi'n !ue reciben las tuber+as, por e&ecto del cierre brusco del &lu(o de a%ua. L@N)A :3A<)N") <3=BL6A> )s la l+nea !ue indica la presi'n en columna de a%ua a lo lar%o de la tuber+a ba(o condiciones de operaci'n. L@N)A <) MPBL#CN> )n un sistema por bombeo, es el tramo de tuber+a !ue conduce el a%ua desde la estaci'n de bombeo $asta el reservorio. N;)L <) 6A3:A )#"="6A> 3epresenta la car%a máDima a la !ue puede estar sometida una tuber+a al a%ua cuando se interrumpe bruscamente el &lu(o. PE3< )s la p?rdida de ener%+a en la tuber+a por unidad de lon%itud debida a la resistencia del material del conducto al &lu(o del a%ua. #e eDpresa en m9Gm o m9m. PE3< ;iene a representar el producto de p?rdida de car%a unitaria por la lon%itud del tramo de tuber+a. 3)#)3;O3O> )s la instalaci'n destinada al almacenamiento de a%ua para mantener el normal abastecimiento durante el d+a. CRITERIOS DE DISEÑO

4.1 Diámetro de Tubería

Bn primer paso en la determinaci'n del dise*o de la l+nea de impulsi'n es la elecci'n del diámetro de la tuber+a, para esto se utiliza una &ormula emp+rica conocida como la &'rmula de 7resse para bombeos discontinuos>

La cual está basada en los si%uientes parámetros> < > NHmero de $oras de bombeo al d+a. Ib > 6audal de bombeo obtenido de la demanda $oraria por persona, del análisis poblacional y del nHmero de $oras de bombeo por d+a en m89s1. 4. Ve!o"idad #edia de $!u%o

)stablecido el diámetro de dise*o, si este no es comercial se determina la velocidad media del &lu(o en la tuber+a esco%iendo para esto el diámetro inmediato superior comercial y utilizando la ecuaci'n de continuidad tenemos>


<'nde> ; > ;elocidad media del a%ua a trav?s de la tuber+a m9s1. 6audal de bombeo i%ual al caudal de dise*o m89s1. #i la velocidad no se encuentra dentro de los ran%os permitidos para l+neas de impulsi'n !ue son de&inidos en la secci'n de criterios y parámetros de dise*o, el diámetro se cambia a uno en el cual se cumpla estas eDi%encias. 4.& P'rdida de Car(a e) Tubería*

Las p?rdidas de car%a !ue se presentan en las l+neas de mpulsi'n se dividen básicamente en dos tipos !ue se de&inen a continuaci'n. 4.&.1 P'rdida de Car(a +or $ri""i,)

Obtenido la velocidad de &lu(o se procede al cálculo de la p?rdida de car%a por &ricci'n en la l+nea utilizando para esto la ecuaci'n de azen4Jilliams eDpresada como si%ue>

<'nde> Ib > 6audal de bombeo m89s1. 6 > 6oe&iciente de ru%osidad de azen4Jilliams. <6 > Pendiente de la l+nea de ener%+a o %radiente idráulico m9m1. & > P?rdida de car%a por &ricci'n m1 L > Lon%itud de tuber+a con diámetro cte. m1. )stas ecuaciones !ue nos permiten determinar la velocidad media y la p?rdida de car%a por &ricci'n nos dan la posibilidad de identi&icar, para un diámetro de terminado con una clase de tuber+a seleccionada, si estamos dentro de los intervalos establecidos se%Hn los criterios y parámetros de dise*o estandarizados para &lu(o en tuber+as. )stos criterios están relacionados a la velocidad del &lu(o y a la capacidad de car%a !ue la tuber+a puede soportar incluyendo la sobrepresi'n !ue resulta de un &en'meno denominado %olpe de ariete el cual está condicionado al tiempo de cierre de las válvulas de control de &lu(o a la salida de la bomba por corte sHbito de la ener%+a.


Lo anterior nos sirve como un instrumento de decisi'n para descartar o con&irmar !ue el diámetro determinado para el caudal de bombeo sea el adecuado se%Hn los criterios de dise*o para las condiciones de traba(o optimas en la tuber+a evitando !ue se ori%inen p?rdidas de car%a superiores a las !ue se re!uerir+an para la conducci'n del &lu(o. 4.&. P'rdida* de Car(a o"a!

Además de la p?rdida de car%a por &ricci'n tambi?n se presenta en la l+nea de impulsi'n p?rdidas de car%a denominadas locales producto del paso de &lu(o a trav?s de los accesorios instalados en la l+nea y9o al cambio de direcci'n y9o secci'n en sus tramos. La determinaci'n de las p?rdidas locales son evaluadas, s'lo en el caso de ser necesarias por la cantidad de accesorios o velocidades altas en la l+nea. Para esta evaluaci'n se utiliza el teore ma de 7orde47elan%er.

IN"ORMACION COMPLEMENTARIA

5.1 De !a í)ea de Im+u!*i,)

Para las l+neas de impulsi'n se toma como base una serie de criterios y parámetros, partiendo de las condiciones a las !ue se encontrará sometida la tuber+a, como su entorno y el tipo de &luido !ue conducirá. Partiendo de datos básicos como caudal, lon%itud y desnivel entre el punto de car%a y de descar%a, se parte en la elecci'n de> a1 Material de la tuber+a )l material de la tuber+a es esco%ido por &actores econ'micos, as+ como de disponibilidad de accesorios, y caracter+sticas de resistencia, ante es&uerzos !ue se producirán en momento de su operaci'n. •

P;6 para diámetros $asta 50 mm, clase /0 o clase /5 Normas #O KK1.

•

< para diámetros de 800 mm a mayores, clase G4 Normas #O 58/1.

•

Accesorios de < G4 en todos los casos, para presiones de servicio mayores a /0 bars Normas #O 58/1.

#e evaluará el material de tuber+a a utilizar cuando la corrosividad sea especialmente a%resivo, es decir para cuando el contenido de sales solubles, ion sul&atos y ion cloruros del terreno sean superiores a /000 ppm y el p del subsuelo estar &uera de los limites comprendidos entre - y . b1

b./1 6riterio "?cnico Para determinar las p?rdidas de car%a por &ricci'n se utiliz' la &'rmula de azen Jilliams, utilizando los coe&icientes de ru%osidad !ue se indican posteriormente. La elecci'n de la dimensi'n del diámetro depende tambi?n de la velocidad en el conducto, en donde velocidades muy ba(as permiten sedimentaci'n de part+culas y velocidades altas producen vibraciones en la tuber+a, as+ como p?rdidas de car%a importantes, lo !ue repercute en un costo elevado de operaci'n. Las velocidades recomendables son> •

L+neas de 6onducci'n de 0.- m9s a 8 m9s.

•

L+neas de mpulsi'n de 0.- m9s a .0 m9s.

b.1 6riterio )con'mico •

)l cálculo econ'mico, está basado en>

•

•

6osto de la tuber+a instalada por metro lineal.

•

6osto del e!uipo de bombeo instalado por cada P o GJ.

•

•

6osto anual de operaci'n.

•

ntereses deven%ados por nversi'n.

•

;alor Presente de Operaci'n en /0 a*os

Para su evaluaci'n se toma como in&ormaci'n los si%uientes datos> •

6audal de bombeo.

•

Lon%itud de la l+nea de impulsi'n.

•

6oe&iciente de ru%osidad de azen Jilliams.

•

Niveles de succi'n y descar%a.

•

"asa de descuento / establecida por el 7<1

•

6oe&icientes de la &unci'n costos para e!uipo a, G1

•

Precio )!uipo nstaladoG D potencia instalada de la bomba1.

•

6ostos de ener%+a en GJ9$ora.

•

oras de &uncionamiento de la bomba.

c1 6oe&icientes de ru%osidad 4 6


)mpleado para cálculo de la perdida de car%a por &ricci'n con la &'rmula de A)N 4 JLLAM y !ue depende del tipo de tuber+a a utilizar. •

•

"ubos de P;6 > Nuevo 6  /85 Anti%uo 6  //0 "ubos de  Nuevo 6  /50 Anti%uo 6  /80

d1
•

"uber+as de P;6 #e considera !ue no eDiste de&leDi'n en las uniones de este tipo, la de&leDi'n se considera en el cuerpo del material y nunca mayor de 80 cm en diámetros menores a //0 mm, y en diámetros mayores $asta un máDimo de / cm por tubo de - m de lar%o. "uber+as de < #e puede realizar desviaciones en las uniones de 52 en diámetros $asta /50 mm, de K2 en diámetros de 00 a 800mm, 82 en diámetros de 850 mm a -00 mm y de 2 de 00 mm a 00 mm.

e1 Pendientes m+nimas )l dise*o de las l+neas de impulsi'n se $a realizado considerando la operaci'n del sistema, de tal manera !ue &acilite la acumulaci'n de aire en las partes altas pronunciadas, en donde se instalarán elementos !ue ase%uren la evacuaci'n de ?ste. #e recomienda pendientes m+nimas de> •

 a 8 mm9m en las partes ascendentes.

•

K a - mm9m en las partes descendentes.

)stando su(eto esto a la con&i%uraci'n de la topo%ra&+a. &1 ;álvulas de Aire 4 ;entosas evacuaci'n y admisi'n de aire1 Las condiciones de &uncionamiento, la cantidad y el emplazamiento de estos $acen di&+cil el dimensionamiento, por lo !ue se ele%irá de manera clásica la ubicaci'n y dimensionamiento de estas válvulas> Bbicaci'n> •

)n todos los puntos altos.

•

6ambio de pendiente ascendente a descendente.

•

)n puntos donde la tuber+a sale sobre el suelo )(m.> 6asetas, cámaras, etc.1

•

•

•


)l caso de desniveles importantes se realizará un cálculo en &orma particular. %1;álvulas de Pur%a Las válvulas de pur%a se ubicarán en los puntos ba(os de la tuber+a. La elecci'n se realizará teniendo en cuenta la velocidad de drena(e, recomendándose> •

•

•

Además la cruceta de cierre debe ser colocada como m+nimo a -0 cm ba(o la super&icie del terreno. $1 ;álvulas de #eccionamiento Las válvulas de seccionamiento serán ubicadas teniendo en cuenta la operatividad del sistema. •

;álvulas 6ompuerta $asta tuber+as de 50 mm.

•

;álvulas Mariposa desde tuber+as de 800 mm.

i1 Pro&undidades de eDcavaci'n y altura de relleno #e considera pro&undidades de eDcavaci'n en el ran%o de /.85 m a .5 m y una altura de relleno m+nima de /.0 m encima de la clave del tubo. $.0

CALCULO DE LA LINEA DE IMPULSION

DATOS

COTA LLEGADA RESERVORIO (m.s.n.m.)

COTA POZO (m.s.n.m.)

LONGITUD m

NIVEL DE BOMBEO (m.s.n.m.)

CAUDAL DE BOMBEO (l/s)

534.2

52!."

#$.2

3.!!

3!

DIMENSIONAMIENTO

#e obtiene un diámetro de 00mm u Q pul%adas.

CODO 90°

)#IB)MA> CODO 22.5°

LINEA DE IMPULSION HDPE PN10 200MM 8” 681.12 ML


CODO 90°

La topo%ra&+a por no presentar desniveles considerables, mantiene una pendiente constante. PERDIDA DE CARA POR $RICCION /$ 01  CONCEPTO.

SI#2OO

3NIDADES

OPCION No. 1

Ib

80.00 0.080 -/./

6 <
lts9se% m89se% metros 
S

s9dim.

a*to* de Di*eo: Cauda! de 2ombeo

Lon%itud de la "uberia "ipo de "uberia Btilizado 6oe&iciente de azen R Jilliams
L

/0.-

6 )lev. Al /.5 I )lev. Al /.5 < )lev. Al K. Perdida de Car(a +or $ri""io)

$& / 1

/50.00 .00 0.0

metros

/0,/./ 0.00/5/ 0.000K8 .K/

PERDIDAS DE CARA #ENORES 0 POR PIEAS ESPECIAES : 67 0

Area nterior del "ubo ;elocidad del A%ua ; )lev. Al cuadrado :ravedad por dos ;alor de ; 9 % PIEAS ESPECIAES

A ; ; % ;9%

m m9s metros

Coe7. 89

Ca)tidad

0.-0 0.50 0.80 0.50 /.00 0./5 0.0 0.K0 0.K0 0.-0 /.0 /.50

K 0  / / 0 0 0 0 0 0 0

0.08 0.0.5 /.-0 0.0KK

Piea E*+e"ia!

6odo de 0 6odo de K5 6odo de  80T )ntrada en tubo )ntrada al "an!ue 3educcion :radual ;alvula de 6ompuerta abierta1 ;alvula de 6$ecG abierta1 ;alvula de Mariposa abierta1 "ee paso
.K0 0.00 0.-0 0.50 /.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00


#uma de 6onstantes Sv 1

K.50 $&1

Perdida de Car(a 0Pa*. E*+e"ia!e*

%.0

metros

;.;

RESULTADOS • •

•

La selecci'n de diámetro es de Q !ue cumple con el caudal de bombeo re!uerido. )l material de la tuber+a es de < ierro $&1 $&/1 & tot. P

Perdida de Car(a 0Pa*. E*+e"ia!e* Perdida de Car(a 0 +or $ri""i,)  Perdida de Car(a Tota! Pre*i,) de !!e(ada

metros metros metros metros

COTA LLEGADA RESERVORIO (m.s.n.m.)

COTA POZO (m.s.n.m.)

NIVEL DE BOMBEO m

CAUDAL DE BOMBEO (l/s)

534.2

52!."

3.!!

3!

DI%ERENCIA DE COTAS

4

ALTURA &ASTA INGRESO A R 5'A

#

&% TOTAL

3.33

m

m m

;.; .41 .<; .;;


$i(. ;1 A!tura di)ámi"a tota! 0/t: )l con(unto elevador motor4bomba1 deberá vencer la di&erencia de

nivel entre el pozo o %aler+a &iltrante del reservorio, más las p?rdidas de car%a en todo el trayecto p?rdida por &ricci'n a lo lar%o de la tuber+a, p?rdidas locales debidas a las piezas y accesorios1 y adicionarle la presi'n de lle%ada &i%ura /1. s  Altura de aspiraci'n o succi'n, esto es, a ltura del e(e de la bomba sobre el nivel in&erior. d  Altura de descar%a, o sea, la altura del nivel superior con relaci'n al e(e de la bomba. %  Altura %eom?trica, esto es la di&erencia de nivelU altura estática total1 s V d  % &total  P?rdida de car%a totales1. Ps  Presi'n de lle%ada al reservorio se recomienda  m1. t  Altura dinámica total en el sistema de b ombeo, !ue corresponde a> t  % V &total V Ps &.0

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES •

•

•

La l+nea de impulsi'n desde el pozo N25 $asta el reservorio 354A es de 

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