GRUPO 1_TERCERA ENTREGA

8/6/2019 GRUPO 1_TERCERA ENTREGA

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DISEO DE RED DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADOCABECERA MUNICIPAL DE SEVILLA, VALLE DEL CAUCA

TERCERA ENTREGA:ADUCCINES Y DISEO DESARENADOR

PRESENTADO POR:

Nstor Alexander Pardo Pereira

Giovanni Andrey Camacho CruzJulin David Riveros VeraDiego Armando Peuela Rosales

PRESENTADO A:Ing. Ricardo Alfredo Lpez Cualla

ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERIA JULIO GARAVITO

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS

BOGOTA D.C.7 de marzo de 2011


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TABLADECONTENIDO

DISEO DE RED DE ACUEDUCTO Y ALCANTARILLADO .................................. 1 CABECERA MUNICIPAL DE SEVILLA, VALLE DEL CAUCA ................................ TERCERA ENTREGA: ............................................................................................ 1 ADUCCINES Y DISEO DESARENADOR .......................................................... 1 INTRODUCCION .................................................................................................... 3 OBJETIVOS ............................................................................................................ 3

CAPITULO III ADUCCIONES Y EXCESOS

3.1. EXCESOS DE BOCATOMA ............................................................................. 5 3.2. ADUCCIONES BOCATOMA DESARENADOR ............................................ 7

CAPITULO IV DESARENADOR

4.1 Condiciones de diseo del desarenador ......................................................... 13 4.2 Diseno del desarenador .................................................................................. 15

CONCLUSIONES .................................................................................................. 28

BIBLIOGRAFA ..................................................................................................... 29


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INTRODUCCION

El objetivo principal de una red de acueducto es poder llevar agua potable a lapoblacin a servir, para poder cumplir con este es necesario realizar un previoproceso de filtracin y limpieza del agua captada en la bocatoma, por lo cual se hadispuesto de un desarenador a dispuesto de una estructura de limpieza dematerial (macroparticulado). Esta estructura conocida como desarenador cumplela funcin de retener y remover las partculas de tamao visible que contiene elagua conducida desde la bocatoma.

En este captulo se describir el diseo detallado de esta estructura, abarcandodesde los

Clculos hasta los planos finales con los cuales se podr disear todo el sistema.

OBJETIVOS

General

Disear la red de acueducto y alcantarillado para un periodo medio de 30 aos(2011 2041) de la cabecera del municipio de Sevilla, Valle del Cauca, Colombia,

optimizando la distribucin y brindando la mejor alternativa segn las condicionesde la poblacin y la zona.

Especficos

- Realizar el diseo de la tubera de bocatoma de salida y conduccin del caudalcaptado al desarenador, contemplando los aspectos topogrficos, operativos ypropios de las condiciones del sistema.

- Establecer por medio de criterios lgicos la zona de operacin del desarenador,

con sus respectivas dimensiones y cotas.- Desarrollar y presentar los diseos finales del desarenador, por medio de loscriterios lgicos y metodologa apropiada segn las condiciones del proyecto.


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CAPITULO III. ADUCCIONES Y

EXCESOS


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3.1. EXCESOSDEBOCATOMA

Para el diseo de la tubera de excesos se ha considerado el caudal de excesosobtenido del captulo 2 (Qexc = 0,87m3 /s), el cual se retornara al rio aguas abajo.A continuacin se presenta la planta del rio El Popal en la zona de captacin ydescarga de caudal excedente.

Grafico 1 Esquema bocatoma, desarenador y conducciones

Teniendo este esquema, se midi sobre plano1 la distancia estimada entre estostrayectos, con lo cual se elabor el siguiente plano de planta del sistemaBocatoma Desadrenador y aducciones.

1 CARTOGRAFIA DE SEVILLA, VALLE DEL CAUCA. Plano Geogrfico escala 1:5000. Pgina Web:www.sevilla.gov.co


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Grafico 2 Planta tubera de excesos, aduccin bocatoma - desarenador y descarga

De lo anterior se ha estimado una longitud de conduccin entre bocatoma desarenador de 50m, mientras que la longitud de la conduccin de excesos otubera de excesos es de 60m (aguas debajo de la captacin). Considerando estalongitud a continuacin se presentan las cotas estimadas para este clculo.

Cota de salida de la bocatoma = 1673,15 msnmCota nivel medio del rio El Popal = 1668,5 msnm

Considerando que la tubera de descarga debe salir 30cm por encima de lasuperficie se tiene la cota de salida.

Cota de salida = 1668.8 msnm

Se procede a calcular el dimetro de la tubera de excesos, comenzando por elclculo de la pendiente (S).

El dimetro de la tubera de pvc es:

De esta forma se tiene una longitud de 60m y dimetro de 18 para la tubera deexcesos.


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3.2. ADUCCIONESBOCATOMA DESARENADOR Debido a que el nivel de complejidad del proyecto esMedio Alto (como seestableci en el captulo 1), el periodo de diseo de la aduccin entre la bocatomay el desarenador es de 25 aos, segn la siguiente tabla tomada de la RAS 2000.

Tabla 3.1. Perodo de diseo segn el nivel de Complejidad del Sistema

`

Para el clculo de los parmetros de diseo, se partir del caudal de diseo, el

cual es:

Para el clculo de los parmetros de diseo se utilizar la ecuacin de Manning, lacual es la siguiente:

En donde R: Radio hidrulico, A: rea de seccin de flujo (m), n: coeficiente de rugosidad de Manning.La tubera de conduccin se disear en PVC, para el cual el coeficiente derugosidad de Manning es de 0.009 (n=0.009). A continuacin se presenta el planoen planta de la ubicacin estimada para la bocatoma y el desarenador.

Estimando las cotas de salida de la bocatoma (1673,15) y entrada al desarenador(1651), la pendiente resultante es la siguiente.

Teniendo estos parmetros ahora se calcula el dimetro de la tubera.


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El dimetro comercial de 10 (254mm o, 254m 0) cumple con el dimetro mnimo(4). Ahora se establecern las condiciones de flujo a tubo lleno.

La velocidad equivalente es:

(0,3m/s


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Teniendo en cuenta que el suelo en esta zona es de rocas volcnicas bsicas ydiabasas y horizontes de lava (ver imagen), contando en la parte superior conarcillas arenosa compacta, convirtindolo en un suelo el esfuerzo cortante criticopara el arrastre de partculas es de 1,60 N/m2, por lo cual la resistencia halladacumple con el requisito de arrastre.

Grafico 3 Localizacin bocatoma y desarenador. Geologa del terreno

Verificacin de la cota de salida a la bocatoma

En el captulo II se adopt una profundidad desde la lmina de agua a la cmarade recoleccin de 40cm, a continuacin se presenta la correccin de la misma.

Con este nuevo valor se procede a modificar el valor supuesto por medio de lamodificacin de la pendiente, bajando la cota de la cmara de recoleccin de1673,15 a 1672,80 (se baja 0,354m ms de lo supuesto inicialmente). Con esto lapendiente ahora quedara de la siguiente forma.


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Con lo cual los nuevos parmetros de diseo son:

El dimetro de la tubera de diseo cambia por una pequea diferencia, por lo cualse aproxima al siguiente dimetro comercial que es de 12 304.8mm.

La velocidad y radio respectivamente sern:

(0,3m/s


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De esta forma se sigue cumpliendo la condicin de arrastre segn el tipo de suelo(arcilla arenosa compactada, )

La verificacin del caudal de excesos arroja:

Aproximado al valor estimado inicialmente.

El caudal de excesos para este caso ser:

Este caudal se manejar en el diseo de la estructura del desarenador (captuloIV). Dadas estas condiciones, las cotas finales son:

Tabla 3.2. Cotas de diseo aduccin bocatoma desarenador

DESCRIPCIN DE LA COTA COTABatea a la salida de la bocatoma 1672,8Clave Salida de la bocatoma 1673,056

Batea a llegada del desarenador 1672Clave a llegada del desarenador 1672,256

Lamina de agua a la llegada del desarenador 1672,63


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CAPITULO IV. DESARENADOR


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4.1 Condiciones de diseo del desarenador A continuacin se presentan las condiciones de diseo para el desarenadorcontempladas a lo largo del presente trabajo.

Tablas 4.1 Parmetros de diseo

TIPO VALOR

Periodo de Diseo(aos) 30

Numero de mdulos 2

Caudal medio Diario(ao 2041)(L/s) 124,5

Caudal mximo Diario(ao 2041)(L/s) 224

Caudal medio Diario(ao 2011)(L/s) 96,9

Requerimiento de agua en la planta de Purificacin(L/s) 1,1

Caudal de Diseo de cada Modulo(L/s) 22,7

Remocin de Partculas de dimetro (d)(m.m) 0,05

Porcentaje de remocin (%) 75

Temperatura(C) 15

Viscosidad cinemtica(cm^2/s) 0,01059

Grado del desarenador(n)(sin deflector) 1

Relacin longitud: ancho 4:1

Cota de la lamina en la tubera a la entrada del desarenador(m) 1672,63

Cota de la batea en la tubera a la entrada del desarenador(m) 1672

Cota de la Corona de muros 1673,03


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Tablas 4.2 y 4.3. Valores estndar para diseo del desarenador3

Velocidad de Sedimentacin de la Partcula, =0,05:

3 LOPEZ CUALLA, Ricardo Alfredo. Elementos de Diseo para Acueductos y Alcantarillados.Editorial: Escuela Colombina de Ingenieria 2a Edicion. pagina171.

Condiciones de la tuberia de entrada

Q(m^3/s) 0.116 Caudal a

tubo lleno Q 0(m^3/s) 0.185

V(m/s) 2.35 V0(m/s) 2.53

D(m)," 0.3048 12 d(m) 0.63


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4.2 Diseo del desarenador Con las condiciones estipuladas en el literal 4.1, a continuacin se procede adisear el desarenador.

De la tabla 9,3 se obtiene para n=1 y remocin del 75%

Suponiendo la profundidad til de sedimentacin, H, igual a 1,5 m, el tiempo quetardara la partcula de dimetro igual a 0,05 m.m en llegar al fondo seria de:

Y el periodo de retencin hidrulico ser de:

El volumen del tanque ser, por consiguiente:

El rea superficial del tanque es:

De donde las dimensiones del tanque sern para Largo (L): Ancho (B) 4:1:


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La carga hidrulica superficial para este tanque ser de:

Valor que se encuentra comprendido entre 15 y 80

Se dice entonces que la carga hidrulica superficial es igual a la velocidad desedimentacin de la partcula crtica en condiciones tericas, V0, la cualcorresponde a un dimetro menor.

V0 = q = 0,000708 m/s = 0,071 cm/s

La relacin de tiempos es igual a la relacin de velocidades.

Esto quiere decir que en condiciones tericas se removeran partculas hasta deun dimetro igual a 0,03 m.m, pero teniendo en cuenta las condiciones realescomo flujo uniforme, corrientes de densidad, cortocircuitos, zonas muertas,velocidad horizontal variable, por lo tanto el dimetro mximo posible de serremovido se aumenta a 0,05 m.m. La velocidad horizontal ser:

La velocidad horizontal mxima es:

Vh mx.=20 Vs =20 * 0,212 = 4,25 cm/s


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Y la velocidad mxima de resuspensin mxima es:

Condiciones de operacin de los MdulosOperacin inicial en el ao 2011:Caudal de operacin = Caudal medio diario de 2011= 96,9 L/s

Uno de los mdulos sale de operacin por emergencia o mantenimiento, condicinen la que se debe garantizar que a la planta de purificacin llegue el caudalmximo diario del ao 2041 ms el consumo de la planta de purificacin:

Caudal de operacin = 224 +1,1 = 225,1 L/s

Calculo de los elementos del desarenador

Vertedero de salida


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Como la velocidad en la cresta del vertedero es mayor que 0,3m/s, puedo aplicarla ecuacin del alcance horizontal de la vena vertiente.

Agrego un factor a Xs de 0,1m

Pantalla de salida

Pantalla de entrada

VERTEDERO DESALIDA

Grafico 4 Cmara de aquietamiento

Almacenamiento de lodos

Relacin longitud: prof. Lodos=10


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7.5% 5.6% 2.8%

CORTE ALMACENAMIENTO DE LODOS

Grafico 5 Corte estructura de almacenamiento de lodos

Cmara de aquietamiento


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Rebose de la cmara de aquietamiento

=0,46m/s

Se adopta 2,21m

Grafico 6 Almacenamiento de lodos


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DETALLE CMARA

=12"

Grafico 7 Detalle cmara

Perdidas a la entrada de la cmara de aquietamiento

Tomando k=0,2 debido a la disminucin de la velocidad.

V1=2,35m/s

Perdidas a la entrada de la zona de sedimentacin

V1=0,20m/s V2=Vh=0,013m/s


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Perdidas por las pantallas inicial y final

Se calculan como perdidas de un orificio sumergido de grandes dimensiones.

Calculo de los dimetros de la tubera de excesos y lavadosTubera de excesos:Asumimos un dimetro de 10Tubera de Lavados:Cota de entrega del desage de lavado=1668,83 m

Cota de la lmina de agua sobre la tubera =cota de lmina de agua -perdidas1672,63 0,056 = 1672,57 mSuponiendo dimetro nominal: D=6 =0,168 mTubera PVC RDE-41, C =150Dimetro real= 160 mmLongitud de la Conduccin= 70 mAltura disponible= 1672,63-1668,83= 3,8 mPerdidas en la conduccin (en longitud equivalente)

Entrada normal: 2,50 mVlvula de compuerta: 1,10 mCodo radio corto: 4,90 m

Te cambio de direccin: 10,00 mSalida: 5,0 mTubera: 70 mL.E total: 93,50 m


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Tiempo de vaciado:

CLCULO DE COTAS

Cota de batea de la tubera de entrada: = 1672Cota lamina de agua en tubera de entrada: 1672+0,63 = 1672,63Cota de lmina en cmara de aquietamiento:1672,63 0,056 =1672,57Cota de la cresta del vertedero cmara de aquietamiento: 1672,57-0,06 =1672,51Cota fondo de la cmara de aquietamiento: 1672,57-0,5 =1672,07Cota lmina de agua en zona de sedimentacin: 1672,57-0,000 =1672,57Cota de la corona de los muros del desarenador: 1672,63+0,4 =1673,03Cota inferior de pantallas de entrada y salida: 1672,57-0,75 =1671,82Cota del fondo de profundidad til de sedimentacin: 1672,57-1,5 =1671,07Cota placa fondo a la entrada y salida del desarenador: 1671,07-2 =1669,07Cota placa fondo en punto de desage 1671,07-2,5 =1668,57Cota de batea de la tubera de lavado: =1668,57Cota clave de la tubera de lavado: 1668,57+0,5 =1669,07Cota cresta del vertedero de salida: 1672,57-0,05 =1672,52Cota lmina de agua de la cmara de recoleccin: 1672,52-0,2 =1672,32Cota de fondo de la cmara de recoleccin (supuesta): 1672,32-0,4 =1671,92

A continuacin se presentan los planos de diseo del desarenador con susrespectivas cotas.


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=12" =12"=12"De bocatoma

Paso directo

=12"

5.6% 2.8%

7.5%

PLANTA

A

B

B

Grafico 8 Planta desarenador


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2 .8 %5 .6 %

1669,07m

1668,57m

1672,63m 1672,57m1672m

1671,07m

1672,51m

1672,57m

1673,03m

CORTE LONGITUDINAL A-A

Grafico 9 Corte A-A desarenador


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Al desage

1669,07m

1668,57m

1669,07m

1671,82m

1672,57m

1673,03m

1672,52m

CORTE TRANSVERSAL B-B

7.5 %

=12"

Grafico 10 Corte B-B desarenador


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PLANOS DESARENADOR

=12" =12"=12"

De bocatoma

Al de

Al taalma

Paso d irec to

=12"

5.6% 2.8%

7.5%

PLANTA

A

B

B


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CONCLUSIONES

- Se logr desarrollar el diseo de la aduccin de bocatoma a desarenador,

obteniendo una longitud de 50m de tubera y 12 de dimetro, considerandotodos los factores de diseo, topografa y sistmicos pertinentes.

- Luego de varios anlisis y deliberaciones, se escogi la zona ptima deubicacin de la bocatoma y el desarenador, a una distancia inferior a 1km yaprovechando la pendiente de la zona (la cabecera municipal est a1600msnm y la bocatoma se ubic a 1675 msnm aproximadamente). Deesta forma se maximiza en la relacin costo/beneficio del proyecto alaprovechar la accin de la gravedad.

- Se dise considerando las normas vigentes (RAS 2000) y con los criterios

tcnicos, morfolgicos, topogrficos y dems; llegando as a un diseooptimo del desarenador con todos sus componentes y periodo de diseoacorde a las necesidades de la poblacin.


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BIBLIOGRAFA Textos:

LPEZ CUALLA, Ricardo Alfredo. Elementos de Diseo para Acueductos yAlcantarillado. Editorial Escuela de Ingeniera. 2 Edicin. Ao 1995. REGLAMENTO TCNICO DEL SECTOR DE AGUA POTABLE Y

SANEAMIENTOBASICO . RAS 2000 MONSALVE SAENZ, Germn. Hidrologa en la Ingeniera. Editorial Escuela

de Ingeniera. 2 Edicin. Ao 2008.

Fuentes Virtuales:

Pgina Web: http://www.sevilla.gov.coPgina Web:http://es.wikipedia.org/wiki/Valle_del_Cauca Pgina Web:http://www.dane.gov.co/

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