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UNIVERSIDAD MILITAR NUEVA GRANADA

PARCIAL No. 1 ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS

HARVEY NIÑO PACHECO

D

ARAUQUITA - ARAUCA

RESOLVER:

El alcalde del municipio de Pinchote ha solicitado a la Universidad Militar Nueva Granada, que

los alumnos de octavo semestre de Ingeniería Civil, siguiendo el Ras 2000 y sus actualizaciones,

les ayuden con un proyecto de rediseño de su sistema de agua potable dado que fue arrasado por

una avalancha y se encuentran sin servicio de agua. El municipio está ubicado a 900 m.s.n.m y una

temperatura de 20 ºC. El dato que hay de la población es: Censo de 1993: 800 hab; Censo de 2005:

2500 hab. Tiene una bocatoma de fondo y debemos recalcular las dimensiones de la rejilla para

compra. Se debe tomar una distancia de 20 metros desde la rejilla hasta el desarenador como canal

o tubería de aducción que puede ser en concreto (n de Manning = 0.016) o tubería en PVC (C de

Hazen Williams = 140) y diseñar este tramo sabiendo que la diferencia de nivel de agua entre

rejilla y desarenador es de 2.2 m. La temperatura del agua es de 15ºc y la densidad de la arena de

la quebrada dio 2.55 gr/cm3. Espesor de barras = 15 mm; B rejilla = 500 mm; Z = 30 mm; V= 0,

m/s; viscosidad del agua a 15°c = 1.140 x 10^ (-3) Kgr / m-seg. El alumno cuyo código termine

en número impar debe diseñar con estos datos desde la bocatoma hasta la aducción, es decir del

punto 1 hasta el punto 18 del tema visto en la materia

1. CALCULO DE POBLACION FUTURA

AÑO HABITANTES

La temperatura del sitio de la bocatoma en la quebrada donde se tomará el agua para el siguiente

sistema de agua potable es de 15°C.

. La fórmula para proyectar la población futura es la siguiente:

Basados en la tabla anterior y en la población futura, el nivel de complejidad es alto.

3. DOTACION BRUTA (Db)

La dotación bruta se calcula según la siguiente fórmula:

Tabla No. 1. Dotación neta máxima por habitante según la altura sobre el nivel del mar de

la zona atendida

Debido a que la altura de l municipio es 900 m.s.n.m, es decir, es menor que 1000 m.s.n.m, la

dotación neta máxima deberá ser 140 l/habdia*

Tabla B.2.4 porcentaje admisible de pérdidas de agua en el cálculo de la dotación neta

Nivel de complejidad %pérdidas Bajo 40% Medio 30%

Medio alto 25% Alto 20%

El nivel de complejidad del sistema es alto, por lo que el porcentaje de pérdidas admisibles sería

de 20%; se debe tener en cuenta que el RAS 2000 establece que el porcentaje de pérdidas no debe

superar el 25% y como 20 < 25, el porcentaje de pérdidas a trabajar será 20%

Reemplazando en la fórmula tenemos:

4. DOTACION FUTURA BRUTA (Df bruta)

p: tasa de crecimiento de dotación (debe ser entre 0,01 y 0,001; para este caso trabajaremos con

una tasa de 0,001)

𝑛 = 𝑎ñ𝑜 𝑝𝑟𝑜𝑦𝑒𝑐𝑡𝑎𝑑𝑜 − 𝑎ñ𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑢𝑙𝑡𝑖𝑚𝑜 𝑐𝑒𝑛𝑠𝑜

𝑛 = 40 𝑎ñ𝑜𝑠

Reemplazando en la fórmula para dotación futura bruta tenemos:

Tabla B.2.5 Coeficientes de consumo diario k 1 según el nivel de complejidad

Nivel de complejidad Coeficiente de consumo máximo diario (k1) Bajo 1. Medio 1. Medio alto 1. Alto 1. Según la resolución 330 de 2017, los valores de k1 no deben exceder los siguientes valores:

• Población ≤ 12.500 hab; k1 ≤ 1.
• Población > 12.500 hab; k1 ≤ 1.

La población final del municipio es 109.106 habitantes y el nivel de complejidad es alto, por lo

tanto k1=1.

7. CAUDAL MAXIMO HORARIO

Tabla b.2.4. Coeficiente de consumo máximo horario k2 según el nivel de complejidad del

sistema y el tipo de distribución.

Nivel de complejidad del sistema

Red menor de distribución (1)

Red secundaria (2)

Red matriz (3)

Bajo 1.60 1 1 Medio 1.60 1.50 1 Medio alto 1.50 1.45 1.

alto 1.50 1.45 1.

Según la tabla anterior, para un nivel de complejidad alto y una red matriz, el valor de k2 = 1,

La resolución 330 de 2017 indica que:

• Población ≤ 12.500 hab; k2 ≤ 1. 6
• Población > 12.500 hab; k2 ≤ 1.

Por tanto el valor final de k2 es 1,40.

Reemplazando en la formula tenemos:

8. CAUDAL DE DISEÑO PARA BOCATOMA

Tabla No. 2 Caudales de diseño

Componentes Caudal de diseño Captación fuente superficial Hasta 2 veces QMD (Caudal máximo diario) Captación fuente subterránea QMD (Caudal máximo diario) Desarenador QMD Aducción QMD Conducción QMD Tanque QMD Red de distribución QMH

𝑄 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 𝑏𝑜𝑐𝑎𝑡𝑜𝑚𝑎 = 2 ∗ 276 𝑙/𝑠

• Asumimos una velocidad de 0,12 m/s

𝑄 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 𝑣𝑒𝑙𝑜𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑

Según RAS 2000 el área efectiva de paso a través de las rejas debe ser 2 veces el área necesaria

para el ingreso del caudal de diseño, por tanto:

11. No. DE BARRAS Y No: DE ESPACIOS

12. AREA DE LA REJILLA

𝐴𝑅 = [(𝑁𝑜. 𝑑𝑒 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎𝑠 ∗ ∅𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎) + (𝑁𝑜. 𝑒𝑠𝑝𝑎𝑐𝑖𝑜𝑠 ∗ 𝑍)] ∗ 𝐵

𝐴𝑅 = [(𝑛 ∗ ∅𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎) + ((𝑛 + 1) ∗ 𝑍)] ∗ 𝐵

𝐴𝑅 = [(612 ∗ 0,015𝑚 ) + (613 ∗ 0,03)] ∗ 0,

13. LONGITUD DE LA REJILLA

14. DIBUJO DE LA REJILLA

15. PERDIDAS DE LA REJILLA

0,12𝑚/𝑠^2

16. ALTURA DE LA LAMINA DE AGUA SOBRE LA REJILLA

𝑄 = 𝑘𝑚 ∗ 𝐿 ∗ 𝐻^2 ⁄^3

𝐻 = [

𝑘𝑚 ∗ 𝐿]

(^2) ⁄ 3

𝐻 = [

0,89 ∗ 19 ]

(^2) ⁄ 3

17. CANAL DE ADUCCION ENTRE REJILLA Y DESARENADOR

Para canales abiertos, usamos la ecuación de Manning:

𝑠1/2^ = 𝐴𝑅ℎ

2/

Reemplazando en la fórmula tenemos:

𝑄𝑛 𝑠1/2^ = 𝐴𝑅ℎ

2/

𝑠1/2^ = (𝑏 ∗ ℎ) ∗ [

𝑏 + 2ℎ]

2/

Para efectos del diseño asumimos que el ancho del canal es 2 veces el alto del canal, es decir:

𝑠1/2^ = (2ℎ ∗ ℎ) ∗ [

2ℎ + 2ℎ]

2/

𝑠1/2^ = (2ℎ

2 ) ∗ [2ℎ

2 4ℎ ]

2/

𝑠1/2^ = (2ℎ

2 ) ∗ [ℎ

2 ]

2/

𝑠1/2^ =

2ℎ^2 ∗ ℎ2/

Pendiente:

Donde:

M: pendiente

Y2: altura rejilla

Y1: altura desarenador

X2: ubicación rejilla

X1: ubicación desarenador

De esta manera, reemplazando en la ecuación tenemos:

ℎ = 0,92[

1 2

]3/

2,2 m

20 m

ℎ = 0,92[

1 2

]3/

ℎ = 0,92[

0,33 ]

3 8

ℎ = 0,92[0,0135]3/

Para garantizar una mejor seguridad se debe aumentar entre 10 y 30% la altura del canal para

la construcción, en nuestro diseño aumentaremos el 30%, de tal manera que la altura final del

canal quedará así:

Como b=2h, entonces:

Para determinar la velocidad horizontal o superficial usamos la siguiente formula:

C: coeficiente de Hazen Williams según el tipo de material de la tubería

Material C Acero 90 Hierro fundido 100 PVC 80 - 140 Fibra cemento 128 Polietileno 150 Concreto 100- cobre 130-

Utilizando un coeficiente C=

De la fórmula de Hazen Williams

𝑄 = 0,2785 ∗ 𝐶 ∗ 𝐷2,63^ ∗ 𝑆0,

𝐷2,63^ =

𝐷2,63^ =

𝐷 = [

11,83 ]

1/2,

𝐷 = [0,0236]1/2,

El diámetro en pulgadas sería:

0 , 0254 𝑚 =^9 ,^44 𝑝𝑢𝑙𝑔

Diámetro es igual a 9,44”, es decir 10” comerciales

Para calcular la velocidad del agua en la tubería usamos la siguiente ecuación:

𝜋 ∗ 0,254 𝑚^2

El RAS 2000 establece que la velocidad horizontal debe ser mayor o igual a 0,5 m/s, por lo tanto

nuestra velocidad de 1,4 m/s cumple.