Formulario Sanitaria

INGENIERÍA SANITARIA SANITARIA I – CIV 431 Sistem Sistemaa de Agua Agua Potabl Potable. e. Se denomina al conjunto de obras, equipos y procedimientos que tienen tienen como objetivo: captar, conducir, tratar y distribuir el agua para el consumo humano en poblaciones. Existen tres elementos fundamentales para el diseño de un sistema de agua potable: 1. oblaci!n ". #otaci!n $. eriodo de diseño

1. Poblaci!. % co cont ntin inua uaci ci!n !n se mues muestr tran an los los prin princi cipa pale less m&to m&todo doss de c'lculo de poblaci!n futura.

 

(recimiento %ritm&tico: %ritm&tico: Pf = Pa ⋅ 1 +

i ⋅ t  1))

  t

i  (recimiento *eom&trico: Pf = Pa ⋅  1 +  1))  

( ")) + i ⋅ t ) +&todo appaus: Pf = Pa ⋅ ( ")) − i ⋅ t ) i⋅t

+&todo Exponencial: Pf = Pa ⋅ e 1)) +&todo *r'fico: (omparando oblaci!n vs. -iempo -iempo #onde: oblaci!n utura /hab0 Pa = oblaci!n %ctual /hab0 i = -asa de (recimiento oblacional /porcentaje0 t = eriodo de #iseño /años0 Pf

=

%plicabilidad de los m&todos $asta %&&& – "#todo %&&& 'a (&&&& %ritm&tico   *eom&trico   appaus   Exponencial  /20  /20 *r'fico   /20 3imitaciones 3imitaciones

AUX. RODRIGO H. SÁNCHEZ FERREIRA FERREIRA

(&&&& )1&&&&&    

* 1&&&&&   

Ing. Sanitaria i y ii

(. +otaci!. #epende fundamentalmente del clima y las costumbres culturales de cada poblaci!n. 4ay un incremento en la dotaci!n a trav&s del periodo de diseño: n d   Df = Di ⋅ 1 + 



1)) 

#onde: #otaci!n utura /3t 5 hab 5 d6a0 Di = #otaci!n +edia 7nicial /3t 5 hab 5 d6a0 #e -abla 1. d = 8ariaci!n %nual /porcentaje0 n t = eriodo de #iseño /años0 Df

=

=

Tabla 1. ,o!a

Hasta 500 %ltiplano $)9) 8alles )9;) 3lanos ;)9=)

+otaci! "edia -litos / 'abita!te / d0a Población (habitantes) 5002000500020000>100000 2000 5000 20000 100000 $)9;) )9<) <)91)) 1))91) 1)9")) )9=) ;)91)) 1))91>) 1)9")) "))9$)) ;)911) =)91") 1")91<) "))9") ")9$)

2.1 Consumo Medio Diario. (onsumo promedio durante "> 4rs, durante un periodo de observaci!n de un año. Qm =

Pf ⋅ Df ))

#onde: Qm Pf Df

 Lt      seg 

(onsumo +edio #iario /3t 5 seg0 oblaci!n utura /hab0 #otaci!n utura /3t 5 hab 5 d6a0

=

=

=

hab Qm

Lt ⋅

hab dia seg ⋅

=

))

=

Lt seg

dia 2.2 Consumo M!imo Diario. (onsumo m'ximo durante "> 4rs. @bservado en el periodo de un año. (oeficiente de 8ariaci!n #iaria /A 10 B (onsumo m'ximo diario anual (onsumo medio anual Q max d

  = Qm ⋅ K = Pf ⋅ Df ⋅ K  Lt   ))  seg  1

1

1."

< K < 1.: 1

2." Consumo M!imo Horario. (onsumo m'ximo durante una hora en el d6a de m'ximo consumo. (oeficiente de 8ariaci!n 4oraria /A "0 B (onsumo m'ximo horario (onsumo medio horario en un d6a

AUX. RODRIGO H. SÁNCHEZ FERREIRA


Q max h

  = Q max d ⋅ K = Pf ⋅ Df ⋅ K ⋅ K  Lt   ))  seg  "

Tama2o Poblaci! 4asta "))) hab ")))91)))) 1))))91))))) C1)))))

1

"

( ".")9".)) ".))91.<) 1.<)91.) 1.)

3. Peiodo de dise2o. Se considera entre ") y $) años promedio. Tabla (. Peiodos de +ise2o 5o Poblaci! !idades $asta %&&&) (&&&&) "6s de %&&& (&&&& 1&&&&& 1&&&&& a0 (aptaci!n *aler6as de 7nf. ") ") $) $) Superficial 1 ") $) $) oDos 1) 1) 1) 1) b0 %ducci!n ") ") $) $) c0 lantas de -ratamiento 1 ") ")9$) $) d0 Estaci!n de ombeo 1 ") $) $) Equipos El&ctricos 1) 1) 1)91. 1)91. Equipos de (ombusiti!n   1) 1) e0 Fed de #istribuci!n ") ") ")9$) $) Sistema de Abastecimie!to de Agua Potable

Qa

OBRA DE TOMA

LÍNEA DE ADUCCIÓN

TANQUE DE REGULACIÓN RED DE DISTRIBUCIÓN

PLANTA DE TRATAMIENTO

Se diseña con Caudal M!i"o $o#a#io

Se diseña con Caudal M!i"o Dia#io

78RAS +E CAPTACI9N +E AGAS SPER:ICIA;ES 9 -7@ (@G8EG(7@G%3 /%HI# #EF78%#@F0 AUX. RODRIGO H. SÁNCHEZ FERREIRA


%& COMPUERTA DE PURGA '& RE(A DE ENTRADA )& COMPUERTA DESRIPIADOR *& DESRIPIADOR +& ,ERTEDERO SUMERGIDO -& COMPUERTA DE ADMISIÓN .& ,ERTEDERO E/EDENCIAS 0& TRANSICIÓN 1& ADUCCIÓN

5

6

9

4

2

8 1 7

>0.8m

3

#undamento $eórico $

%cuación del &ertedero en descar'a libre Q = M ⋅ b ⋅ h " %cuación del &ertedero sumer'ido

$

Q = s ⋅ M ⋅ b ⋅ h "

(audal del vertedero /m $ 5 seg0 M = (oeficiente de descarga /Se usa M = 1.?; 0 s (oeficiente de correcci!n por sumersi!n /Se usa s %ncho del vertedero /m0 b %ltura de carga sobre la cresta /m0 h Q

=

=

= ).<:0

=

=

ertedero trabaando como ori*icio Q = C ⋅ A ⋅ " ⋅ g ⋅ H Q (audal del orificio /m $ 5 seg0 C = (oeficiente de contracci!n /Se usa C = ).?1 0 A = Jrea del orificio /m "0 g = %celeraci!n de la gravedad /Se usa g =.<1 m5s"0 H = %ltura de carga sobre el orificio /m0 =

=

P+rdidas de car'a

V " hf = K ⋅ " ⋅ g

&rdida de carga localiDada /m0 K = (oeficiente de p&rdida localiDada /Se usa K = ).;) 0 V = 8elocidad del fluido /m 5 seg0 hf

=



VERTEDERO

ORIFICIO

h b a

H = b+2 a

78RA +E T7"A TIP7 C7NVENCI7NA; 1. Re
$

= 1.?; ⋅ b ⋅ h

"

despejar b.

b = N ° Espacios − 1 ") N ° Barrotes e ,) b1 = N ° Espacios ⋅ e + N ° Barrotes ⋅ eb " Qdiseño Qdiseño V = 5) V = ) hf 1 = ).;) ⋅ " ⋅ g A N ° Espacios ⋅ e ⋅ h ) (@-%" B (ota 7nicial /dato o de gr'fica0 9 hf 2) N ° Espacios =

1

(. Vetedeo sumegido. (onstructivamente se puede adoptar

h B ).) m

$

1) Q = ).<: ⋅1.?; ⋅ b ⋅ h " despejar b. " " Qdiseño Qdiseño V = 2) V = ") hf " = ).;) ⋅ " ⋅ g A b" ⋅ h ,)

(@-%$ B (@-%" 9 hf "

3. Com5ueta de admisi!. (onstructivamente se puede adoptar

h B ).) m

$

1) Q = 1.?; ⋅ b ⋅ h " despejar b. $ 2) V =

Qdiseño A

=

Qdiseño b$ ⋅ h

")

V " hf $ = ).;) ⋅ " ⋅ g



,)

(@-%> B (@-%$ 9 hf $

4. Ca!al aducto. %sumiendo una pendiente. Ej. S B  @5@@ B ).)) Fugosidad de +anning. Ej. (anal de 4N(N n B ).)1$ " 1

1  1) Q = ⋅   ⋅ h  ⋅  ⋅ ( " ⋅ h ) Secci!n +'xima Eficiencia despejar h n  "  1

2) b>

$

"

"

= "⋅h

%. ;o!gitud de ta!sici!. b$ − b> 1) L! =

⋅

°

" tan 1".:

=. Vetedeo de e>cede!cias. "Ver e#emp$os% a) Si se cuenta con la secci!n, el caudal y la velocidad de llegada. or continuidad se despeja el tirante de agua por encima del aDud. b) Si se cuenta con la secci!n, nivel de crecida, nivel de estiaje y la velocidad de llegada. or continuidad primero se despeja el caudal con el 'rea formada por debajo del nivel de crecida. 3uego de construido el aDud se vuelve a usar ese caudal para calcular el tirante de agua por encima del aDud. 1) 2)

h = ) MA( + Q MA(

=

h &E'A EN!&ADA

%ltura sobre la reja de entrada

"

C A &E'A EN!&ADA ⋅

"

⋅

⋅

g h ⋅

Q MA( = ).?1 ⋅ N ° Esp ⋅ e ⋅ h &E'A EN!&ADA ⋅ " ⋅ g ⋅ h #espejar Lmax ")

∆Q = Q MA( − Q

∆Qi = V *N.&E, ⋅ ∆ A&EA = Ca0da$ e/cedente ,) ∆Qi = V *N.&E, ⋅ ( Area &E'*LLA − Area C,MP-E&!A ADM **+N ) 5) QVE&!EDE&, = ∆Q + ∆Qi ) Q VE&!EDE&,

$

= 1.?; ⋅ b ⋅ h

"

%sumiendo h /hB).)0O despejar b.

:

?. Com5ueta de 5uga del desi5iado. (onstructivamente se puede adoptar h B ).) m 1)

Q

= ).?1 ⋅ ( b ⋅ h ) ⋅

"

h  ⋅ g ⋅   A$t0ra A1-D −  #espejar b "  



/ecciones tiles ara el clculo !rapecia$ "sim% %

3 "

"

!rapecia$

%

%

3

%

%

2

2

A = b ⋅ ) + m ⋅ )

"'

"%

!riang0$ar

A = b ⋅ ) +

"

%5 Co7a

4

%

2

1

"

A = m ⋅ ) "

*5 6 3

3

2 8 ' ! 3

%

*

RE(A DE ENTRADA

CANAL ADUCTOR

'5 8 %5 6 49

+5 8 )5 : 4

%

4

'5 6 4

)5 2

'

,ERTEDERO SUMERGIDO )5 8 '5 6 49

'

2

"

(m + m )

)

%5 64

)5 6 4

) "

*5 8 )5 6 49

%

2

3 "

4

+

,ERTEDERO E/CEDENCIAS COTA A;UD

4

)

COTA64

4

2

COMPUERTA DE ADMISIÓN COMPUERTA DE PURGA

78RAS +E CAPTACI9N +E AGAS S8TERR@NEAS 9 *%3EFP% #E 7G73-F%(7QG

#undamento $eórico e3 de Darc3 Q = K ⋅ i ⋅ A AUX. RODRIGO H. SÁNCHEZ FERREIRA


 m  Coe*iciente de Permeabilidad K =   ⋅ m dia    m  Coe*iciente de $ransimisibilidad ! = K ⋅ m =   m ⋅ dia   $

"

$

(audal /m$ 5 seg0 i = *radiente hidr'ulico /en decimales0 A = Jrea de la secci!n transversal del acu6fero /Espesor acu6fero KmM x 1m0 m Espesor del acu6fero Q

=

=

+ise2o de los com5o!e!tes de u!a Gale0a de I!iltaci!. on'itud de la 'aler4a. L.

= Qd

Q0 L = 3ongitud de la galer6a /m0 Qd = Q max diario = (audal de diseño Q0 = (audal unitario ! rendimiento de la galer6a /ItiliDar -abla *aler6as0 2 Nota3 Las 0nidades deben coincidir entre Qd ) Q0 en m4 5dia 6 m4 5seg

Caudal or metro Qm

= Qd ( seg Lt ⋅m ) L.

$

  Dimetro tuber4a Di =  Qi ⋅ n ⋅ >   ⋅ π  1

"

: $

   ( m) Para c0a$70ier tramo   <

Pendientes recomendadas 839 :5 ,, ;  ; 9 :5 ,, &0gosidades com0nes en ga$er ?3?84 @ierro @0ndido Dcti$ n > ?3?8B Dimetros comercia$es para ga$er
Ve$ocidad a0to$impiante= Ma)or a ?3G m 5seg ) menor a ?3I m 5seg3

Clculo del nmero 3 dimetro de las er*oraciones.



Area abierta = A =

Q0 V e ⋅ Cc

Nmero de perforaciones por metro= N ° Perforacio nes =

A A

ϕ

A = Jrea abierta por metro lineal de galer6a /m "0 V e

8elocidad de entrada. /Se adoptar' 8e B ).); m 5seg0 = (oeficiente de contracci!n /Se adoptar' (c B ).0

=

Cc

"

Aϕ

=

Jrea de una perforaci!n Aϕ

=

π ϕ

/m"0

⋅

>

Distribución de er*oraciones. erimetral Per
= N ° ⋅

Espaciamiento perimetra$ = e perimetra$ =

ϕ

1))

L − Lϕ

donde

N °

=

#i'metro perforaci!n /cm0 r Fadio tuber6a /cm0 N ° = GRmero de agujeros en el per6metro /Se pueden asumir <0 ϕ

=

3ongitudinal Nmero de fi$as = N ° fi$as =

N ° perforaciones N °

e adopta e$ inmediato s0perior Longit0d no oc0pada por orificios = L =

1

Espaciamiento $ongit0dina$ = e$ongit0dina$ =

° fi$as ⋅ − N

ϕ

1))

L N ° fi$as

Porcentae de rea abierta Jrea tota$ t0ber

⋅ G °filas ⋅ Aϕ Jrea tota$ orificios = Aϕ = N ° perimetra$ Aϕ ⋅1)) Jrea abierta = S A = A1 Para PVC e$ $


;ÍNEA +E A+CCI9N #6M78/ P868 % C9C7: D% C:;D7CC<:;%/ a CANA;ES V = C 2 & H 2  C$E,B 8 B 8elocidad ( B (oeficiente que depende de la forma de la secci!n y del tipo de material del conducto S B endiente •

V =

"ANNING

•

n

"

1

2 & $ 2 * "

V = C 2 & H

8A,IN

•

1

2 

<;

C = 1+

γ

& H

:;7 NI:7R"E EN N CANA; A8IERT7

•

"

1 " 81

hf 19" "

"g

8" "g

T1 T" H H1 36nea de Feferencia


H"


b T8ERÍAS "

1

(ota -erreno Entrada 4f /p&rdida de carga0

resi!n #in'mica (ota -erreno Salida

•

L V " hf = f 2 2 D " g

+ARCB DEIS8AC$

hf B &rdida de carga debido a fricci!n f B actor de fricci!n 3 B 3ongitud # B #i'metro 8 B 8elocidad del fluido g B %celeraci!n gravitacional •

$A,EN ) DI;;IA"S

Hf =

1) .?>$ 2 Q

1.<:"

C 1.<:" 2 D >.<;

4f B &rdida de carga unitaria /m5m0 L B (audal /m$5seg.0 # B #i'metro de la tuber6a /m0 ( B (oeficiente de fricci!n que depende de la naturaleDa de las paredes del tubo

c VE;7CI+A+ES +E +ISE7

= ).? V m/ = :

V min

= ).? V m/ = 1.$

V min

m 5 s 

 m 5 s  m 5 s   m 5 s 

!0ber
Cana$es

d PRESI7NES "@FI"AS EN T8ERÍAS



•

resi!n est'tica, cuando la tuber6a esta llena y no hay escurrimiento 36nea ieDom&trica

resi!n Est'tica U <) resi!n Est'tica /diferencia cotas0 -uber6a /(lase0

•

(uando la tuber6a esta llena pero s6 hay escurrimiento

&rdida de (arga

resi!n #in'mica

e 87"8E7 -Pote!cia de la bomba γ H , Q H M P ⋅

=

⋅

"

;? ε ⋅

 B otencia de la bomba /40 ε B Eficiencia ).) V ).<) L B (audal /m$ 5seg0 4+ B %ltura manom&trica H M

= H . + H f ( $oca$iada s ) + H f ( fricci6n )

4* B %ltura geom&trica

TANE +E A;"ACENA"IENT7 a V7;"EN +E; TANE •

V7;"EN +E REG;ACI9N /En "> horas0 V ( "> ) = Qm/ d ⋅

seg 1m $ ⋅ 1d
))



1 V $)  del consumo m'ximo diario /gravedad0 1 V "  del consumo m'ximo diario /bombeo0 •

V7;"EN C7NTRA INCEN+I7S /" horas0

Qi = $.
?) min 1

hora

⋅ " horas

V7;"EN +E RESERVA /> horas de consumo m'ximo diario0 1 m$ seg ⋅ > horas ⋅ V = Qm/ d ⋅ 1 hora 1))) $itros $?))

b0 TIE"P7 +E VACIA+7 +E ;7S TANES /" a > horas0 " ⋅  ⋅

h m ⋅  ⋅ " g S B Superficie del tanque en m " h B (arga sobre el desagWe en m m B (oeficiente de contracci!n /).?) V ).?0  B Jrea del dispositivo de desagWe /tuber6a0 en m " g B %celeraci!n de la gravedad - B tiempo de vaciado en segundos /> horas B 1>>)) seg.0 ! =

A =

π 2 d >

"

d =

> 2 A π

RE+ +E +ISTRI8CI9N



•

•

TIP7S +E RE+ES

Abiertas 

 Mi/tas Cerradas

CA+A; +E +ISE7H K(onsumo m'ximo horarioM /litros5seg.0

ANA;ISIS $I+R@;IC7 9 Fed %bierta: (ualquier m&todo ) Fed (errada: +&todo 4ardy9(ross •

+I@"ETR7S "ÍNI"7S Poblaci! -'ab. C ))) Irbana U ))) Fural U ))) Fedes cerradas •

•

•

+i6meto m0!imo ) mm. ! " pulg. 1 15" pulg. 1 pulg. $ 5> pulg.

VE;7CI+A+ES 8elocidad m6nima B ).$ m5seg. 8elocidad m'xima B " m5seg. PRESI7NES

P78;ACI9N Furales U ))) hab. ))) a 1))) hab. Irbanas Fedes abiertas

P. +IN@"ICA m0!ima  m.c.a. 1) m.c.a. ") m.c.a. 1) m.c.a.

P. EST@TICA m6>ima ;) m.c.a. ;) m.c.a. ;) m.c.a. ;) m.c.a.

:ACT7R +E C@;C;7 /(audal unitario0 9 Fed %bierta: S6 se toma en cuenta el tramo del tanque al punto % 9 Fed (errada: Go se toma en cuenta el tramo del tanque al punto % porque no hay consumo. Q diseño Qm/ h  $itros 5 seg .  = @C =  Long . !odas $ongit0des  m. •

∑ •

∑

C7NS"7 INTERN7 Qi = Long . int ernas 2 @C

∑



•

C7NS"7 EN CA+A TRA"7

Q!&AM, = @C 2 L!&AM, PR+I+AS +E ENERGÍA 9 En la red de distribuci!n se desprecian las p&rdidas localiDadasO s6 se toma en cuenta las p&rdidas por fricci!n que son acumulativas •

Hf =

1) .?>$ 2 Q

1.<:"

C 1.<:" 2 D >.<; +I@"ETR7S +E T8ERÍAS EN :NCI9N +E GAST7S -VE;7CI+A+ EC7N9"ICA %!tra4do de /imon 8rocha 3os valores no son limitativos pero sirven como una orientaci!n para el diseño y para una aproximaci!n m's r'pida a di'metros comerciales. •

+i6meto mm 5lg ; $ 1)) > 1) ? ")) ; ") 1) $)) 1" $) 1> >)) 1? >) 1< )) ") ?)) "> ;) $)

Velocidad ma>. m /seg ).;) ).; ).<) ).=) 1.)) 1.1) 1.") 1." 1.$) 1.>) 1.?) 1.?)


ma> ;ts /seg $.) .<= 1>.1> "<."; >=.)= ;;.; 11.> 1;.1) ")?.;< ";>.=) >".$= ;"=.?)


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