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UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA

metodo aritmetico
2013

diseno para el año
año
1940

poblacion(hab)

3845
89.28571

1961

poblacion
2013

5720
173.09091

1972

14387

7624
55.11111

1981

8120

1993

9678

129.83333
274.5
2007

13521
rpromedio

año
1940
1961
1972
1981
1993
2007

144.36421

metodo de interes simple
poblacion
3845
1875
5720
1904
7624
496
8120
1558
9678
3843
13521

r
80745
62920
68616
97440
135492
r promedio

año
1940
1961
1972
1981
1993
2007

metodo geometrico
variacion
poblacion
tiempo
3845
5720
7624
8120
9678
13521
r promedio

0.0232213
0.0302606
0.0072286
0.0159893
0.0283633

poblacion
2013
15226

0.0210126

r
21
11
9
12
14

1.019094061
1.02646527
1.007027801
1.014734592
1.024172441
1.0183

ABASTECIMIENTO

poblacion
2013
15075.1
UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA

año

metodo de la parabola
para los ultimos 3 censos
poblacion
var.tiempo
1981
8120
1993
9678
2007
13521

0
12
26

por las ecuaciones
C=
8120
cuadro para hallar A y B
A=
B=

VAR TIEMPO
AHORA
POBLACION

5.5641
63.0641

AÑO

CUADRO DE POTENCIAS
12
26
144
676

2013

32
15836

HALLANDO UNA SOLA POBLACION PARA EL AÑO EN ESTUDIO
METODO ARITMETICO
METODO DE INTERES SIMPLE
METODO GEOMETRICO
METODO DE LA PARABOLA

14387
15226
15075
15836

PROMEDIO de la poblacion actual
con este dato DISEÑAMOS LA
CIUDAD FICTICIA

15131

PARA EL AÑO 2033

diseno para el año
año
1940

metodo aritmetico
2033
poblacion(hab)

3845
89.3

1961

5720
173.1

1972

7624
55.1
ABASTECIMIENTO

poblacion
2033

17274
UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA
1981

8120
129.8

1993

9678

2007

13521

274.5
144
2013

14387
rpromedio

año
1940
1961
1972
1981
1993
2007
2013

año
1940
1961
1972
1981
1993
2007
2013

144.36421

metodo de interes simple
poblacion
3845
1875
5720
1904
7624
496
8120
1558
9678
3843
13521
1704.670787
15226

metodo geometrico
variacion
poblacion
tiempo
3845
5720
21
7624
11
8120
9
9678
12
13521
14
15075
6
r promedio

0.443642

r
80745
62920
68616
97440
135492
81126
r promedio

0.023221
0.030261
0.007229
0.015989
0.028363
0.021013
0.021013

poblacion
2033
21624

r
1.019094061
1.02646527
1.007027801
1.014734592
1.024172441
1.018298833
1.018298833

poblacion
2033
21665

metodo de la parabola
para los ultimos 3 censos
año
poblacion
var.tiempo
1993
9678
0
2007
13521
14
2013
15836
20
por las ecuaciones
C=
9678
cuadro para hallar A y B
A=
ABASTECIMIENTO

5.56667
UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA
CUADRO DE POTENCIAS
14
20
196
400

B=
AÑO

VAR TIEMPO
AHORA
POBLACION

196.56667
2033

40
26447

HALLANDO UNA SOLA POBLACION PARA EL AÑO EN ESTUDIO
METODO ARITMETICO
METODO DE INTERES SIMPLE
METODO GEOMETRICO
METODO DE LA PARABOLA

17274
21624
21665
26447

PROMEDIO

21753

Pob. De diseño

PARA HALLAR LOS CAUDALES
CLIMA TEMPLADO
NO EXISTEN ESTUDIOS

dato por NORMA
150

LPS

VARIACIONES DE CONSUMO

Qp=
Qmaxd=
qmaxh=

37.7653763

lps

50.9832580
67.9776774
por perdidas de capatacion

1.1*Qmd=

k1=
k2=

lps

56.08158

lps

1.35
1.8

capatacion en rio

consumo domestico
uso de recibo de agua

PERIODO

RECIBO
FECHA

SETIEMBRE

20/08/2005
20/09/2005

LECTURAS (m³)
397
422

NÚMERO DE CONSUMO CONSUM CONSUMO
DIAS

(m³)

O Lt/dia

Lt/pers/Dia

31

25

806.45

100.81

ABASTECIMIENTO
UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA

OCTUBRE

20/09/2005
21/10/2005
21/10/2005
21/11/2005
21/11/2005
20/12/2005
20/12/2006
20/01/2007

422
444
444
474
474
507
507
535

DICIEMBRE
ENERO

consumo domestico=

709.68

88.71

31

30

967.74

120.97

29

33

1137.93

142.24

31

CONSUMO DOMESTICO

22

28

903.23

112.90

TOTAL =

NOVIEMBRE

31

565.63

565.63
5

113

* EL CAUDAL DOMESTICO SE OBTENDRA DE LA SIGUIENTE MANERA:

QDOMESTICO = CONSUMO DOMESTICO x POBLACION DE DISEÑO

Q domestico

2460807

lts/dia

b)CONSUMO DE AGUA DE LOS USOS COMPLEMENTARIOS:Qc
- La dotación diaria minima de agua para uso comercial, Educación, Recreación, salud, riego de jardines u otros
fines, seran tomados del Reglamento Nacional de Construcciones.(RNC)
* EDUCACIÓN:
La dotacion de agua para locales educativos y residencias estudiantiles, es de 50 litros por
persona para alumnado y personal no residente , y de 200 litros por persona para alumnado y
personal residente. En el presente trabajo tomaremos de 50 litros por persona.

LOCALES

500
800
1200
900

DOTACION

CONSUMO

Lt/alum/dia
50
50
50
50

Lt/dia
25000
40000
60000
45000

TOTAL

EDUCATIVOS
CENTRO INICIAL
ESCUELA
COLEGIO 1
COLEGIO 2

ALUMNOS

170000

* MERCADO:
La dotacion de agua para el mercado es de 15 litros por m² por dia del área útil del local, se ha
considerado un 80% de área util.

ESTABLECIMIEN
TO
MERCADO

AREA (m²)
5120

DOTACION

CONSUMO

Lt/m²/dia
15

Lt/dia
76800

ABASTECIMIENTO
UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA
* RECREACION: Dentro de la recreación consideraremos a los Parques y a los escenarios deportivos.
1.-ESCENARIOS DEPORTIVOS: La dotacion de agua para escenarios deportivos es de 1litro por
espectador por día.

ESCENARIO

7000
1000

DOTACION

CONSUMO

Lt/espe/dia
1
1

Lt/dia
7000
1000

TOTAL

DEPORTIVO
ESTADIO
COLISEO

ESPECTADORES

8000

2.-PARQUES: La dotacion de agua para áreas verdes será de 2 litros por día por m².
No se requiere incluir áreas pavimentadas u otras no sembradas para los fines de esta dotación,
se considerara un 80% de area útil. |

AREA (m²)

PARQUE 1
PARQUE 2
PLAZA DE ARMAS

6720
2640
3496

DOTACION

CONSUMO

Lt/m²/dia
2
2
2

Lt/dia
13440
5280
6992

TOTAL

NOMBRE

25712

* SALUD:
La dotación de agua para locales hospitalarios como: Hospitales, Clinicas de Hospitalización,
Clínicas dentales y similares,para Hospitales y Clinicas es de 600 litros por dia por cama y de 500
litros día para consultorios médicos.

DOTACION

UNIDAD

600 Lt/cama/día
500 Lt/consultorio/día

camas
consultorios

NUMERO CONSUM
DE
O Lt/dia
UNIDADES
200
120000
12
6000
TOTAL

126000

* MUNICIPALIDAD:
La dotación de agua que tomaremos es de 6 litros por m² de área útil para nuestro caso
tomaremos un 80% de área útil.

AREA (m²)
MUNICIPILIDAD

3360

DOTACION

CONSUMO

Lt/m²/dia
6

Lt/dia
20160

* CEMENTERIO:
La dotación de agua para el cementerio se toma 1litros por m² por día por área verde, para
este caso se toma el 60% del área total como áreas verdes.

ABASTECIMIENTO
UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA
DOTACION
Lt/m²/dia
1

AREA (m²)
12240

CONSUMO
Lt/dia
12240

* IGLESIA:
La dotación de agua para la Iglesia es de 1litros por m² por día de área útil. Para nuestro caso
tomaremos un 80% del área total.

DOTACION
Lt/m²/dia
1

AREA (m²)
3360

CONSUMO
Lt/dia
3360

* POLICIA:
La dotación de agua es de 50 litros por policia por día
DOTACION
Lt/polic/dia
50

UNIDAD (Policia)
200

CONSUMO
Lt/dia
10000

* BANCO:
La dotación de agua en las oficinas de los bancos es de 6 litros por m2 por dia, en donde
se considera un 15 % de área total, ya queel resto es área publica, el cual no se considera dotación.

AREA (m²)
BANCO

53.85

DOTACION

CONSUMO

Lt/m²/dia
6

Lt/dia
323

Por lo tanto:
* TOTAL DE CONSUMO DE USOS COMPLEMENTARIOS: Qc
CONSUMO DE USOS COMPLEMENTARIOS = 170000+76800+8000+23400+126000+20160+12240+3360+10000+323
CONSUMO DE USOS COMPLEMENTARIOS

=

452595
Qc = 452595 Lt/dia

* Otros Usos estan conformado por:Pérdidas directas y desperdicios en un 5-10% del Total,
asumiremos un porcentaje de:
7%

DOTACION

CONSUMO Lt/dia

DOMESTICO

2460807
452595
7% Total

OTROS USOS

ABASTECIMIENTO
UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA
Encontrando el valor del Total T
T =

3132690.4 Lt/dia

Entonces:

DOTACION

CONSUMO Lt/dia

DOMESTICO

2460807.04
452595.00
219288.33

OTROS USOS

CONSUMO
Lt/dia
2460807.04
671883.33

Encontrando los porcentajes de incidencia del Consumo Domestico y Otros Usos:
3132690.37
2460807.04

100%
X

3132690.37
671883.33

X = 78.55%

100%
X

X = 21.45%

* INCIDENCIA DE LOS CONSUMOS:

CONSUMO Lt/dia

≥ 70 %
21.45% ≤ 30 %

2460807.04

78.55%

671883.33

OK
OK

100%
CALCULO DEL CAUDAL TOTAL: Qt

Qt =

Q domestico + Q c + Q desperdicios(7% del total)

Qt =
2118174.42 + 449960.00 + 193300.44
Qt = 3132690.37 Lt/dia
DONDE:

Qm = Qt
LUEGO:

Qm = 3132690.37 Lt/dia
Qm = 36.26 Lt/seg
DOTACIÓN PERCÁPITA: DPC

DPC=

DPC=

Dotación Percápita 
Qt
Pobl Total

ConsumoToal
Población Diseño

3132690.37 Lt/dia
21753hab

144.01 Lt/hab/día

ABASTECIMIENTO
UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA
VARIACIONES DE CONSUMO:
En todo sistema de abastecimiento de agua,la cantidad varia continuamente la cual esta en funcion del tiempo, por
diversos aspectos como por ejemplo: Climáticos, domesticos, costumbres, nivel socioeconómico, etc

*VARIACIONES DIARIAS (K1):
Para una ciudad que cuenta con servicios básicos como: Recreación, Educación, Salud, etc.
Además de tener actividades comerciales, según el RNC el coeficiente K1 varia entre:
K1 = (1.2 - 1.5)
* Para este trabajo asumiremos el valor promedio es decir:
K1 = 1.35
*VARIACIONES HORARIAS (K2):
Según el R.N.C.establece que:
*Población ≤ 10000 hab. K 2 = 2.50
*Población > 10000 hab. K 2 = 1.80
Poblacion de diseño
K2 = 1.80

= 0hab

*COEFICIENTE DE REAJUSTE (K3):
Para viviendas Multifamiliares (DN>300Hab/Ha)

K3
K3

0 0Hab/Ha
=
K2
=
1.80

Densidad Multifamiliar

CAUDALES DE DISEÑO:

Qm =
Qmax diario =
Qmax diario =
Qmax diario =
Qmax horario =
Qmax horario =
Qmax horario =
*) Con el Qm = 36.258

36.26 Lt/seg

Qm * K1
31.96 x 1,35
48.95 Lt/seg

Qm * K2
26,83 x 1,80
65.26 Lt/seg

se diseñara el volumen de almacenamiento

*)Con el Qmaxdiario = 48.9483 lts/seg se diseñara las sgtes
estructuras:
Captación

ABASTECIMIENTO

del sistema de agua potable
UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA
Planta de tratamiento de agua potable
Línea de conducción
*)Con el Qmaxhorario = 65.2644 lts/seg se diseñara las sgtes
estructuras:
Línea de aducción
Línea de distribución
Alcantarillado
Planta de tratamiento de aguas residuales
RESULTADOS:

Qm =
Qmaxd =
Qmaxh =
Periodo de diseño =
Poblacion actual =
Poblacion total =
Densidad Neta =
Area expan. urb. =

36.26 Lt/seg
48.95 Lt/seg
65.26 Lt/seg
20 Años
15131 Hab
21753 Hab
485 Hab/Ha
13.65Has

El caudal para 1000 personas: (Q/1000)
Se trabaja con el Qmaxdiario

Qmax diario =
#Personas=
Pobl total=

Q / 1000 
Q/1000=

48.95 Lt/seg
1000
21753 Hab

Q max d * 1000
Pobl..Total
2.25 Lt/seg

OK

Rango de valores: debe de estar entre (1.5 - 2.0)

ABASTECIMIENTO
UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA

ABASTECIMIENTO
UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA

ABASTECIMIENTO
UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA

ABASTECIMIENTO
UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA

ABASTECIMIENTO
UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA

ABASTECIMIENTO
UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA

ABASTECIMIENTO
UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA

0+10000+323

ABASTECIMIENTO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

0
DETERMINACION DE PERIODO DE DISEÑO
Año

Población

Dif.años

1940
1961
1972
1981
1993

3845
5720
7624
8120
9678

21
11
9
12

⬚

⬚
⬚

53

Interes compuesto:
Para:

K
T
T
T
T

=
=
=
=

21
11
9
12

K
K
K
K

1
2
3
4

=
=
=
=

1.019
1.026
1.007
1.015

=
=
=
=

0.019
0.026
0.007
0.015

=

0.01759

=

1.759

*) hallando el k promedio
K prom. =

0.932159

/

T. C. I. C

PERIODO DE DISEÑO

(%)
<1
1-2
>2

53

(AÑOS)
25-30
20-25
10-20

NOTA :
Se tomara en cuenta el mayor valor para entrar en la tabla :
Con el valor: 1.759
PERIODO DE DISEÑO =

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

20 AÑOS

DICIENBRE 2013
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
DISEÑO DE LA CIUDAD FICTICIA
Area total :

30
300000

Ha.
m2.

Manzanas :
Lado " A "(m.)

Area Neta:
*)

Area (m2)

Porcent.

A.manzana

# de lotes

# entero lotes

120
80
Pob.actual :
Pob. diseño :
Pob. futura :

Lado " B "(m.)
120
80

14400
6400

0.5
0.5

150000
150000

10.417
23.438

11
24

15131
21753
6622

hab.
hab.
hab.

312000 m2
Densidad Neta :
Dn
=
484.97
Hab./Ha.
Dn
=
485
Hab./Ha.
La densidad indica que se trata de Manzanas Multifamiliares

Cálculo del Área de Expansión
Asumimos densidad futura = 446 Hab/Ha, aproximadamente igual a la Densidad Neta
Luego:
*) Expanción urbana :
Df

=

485

(21752.8567555165-15130.9121768621) 6622hab

446 =

Area exp.
Area exp.
Area exp.

Area exp.
=
=

13.65
136534.94

Ha
m2.

Lado " A "(m.)

Lado " B "(m.)

Area (m2)

Porcent.

A.manzana

# de lotes

# entero lotes

120
80

120
80

14400
6400

0.5
0.5

68267.470
68267.470

4.741
10.667

5
10

Nº MANZANAS

AREA (Hás)

A.PARC.(Hás)

5

1.44

7.20

m2

Hás

10

0.64

6.40

136000

13.60

Cuadro de Areas Futuras
AREA TOTAL

Reajustamos la Densidad Futura
Densidad Futura =
487
hab / Há
La densidad indica que se trata de Manzanas Multifamiliares
EL AREA TOTAL PARA EL PERIODO DE DISEÑO SERÁ

Area total = Area Actual + Area de expansión
Area total =

312013.60

Hás

ABASTACIMIENTO DE AGUA Y ALCANTERILLADO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
DISEÑO DE LA CIUDAD FICTICIA
Area total
minima :

30
300000

Lado " A "(m.) ado " B "(m.)
L
120
80

Ha.
m2.
Porcent.

A.manzana

# de lotes

14400
6400

120
80

Area (m2)

0.5
0.5

150000
150000

11
24

CALCULO DE LA DENSIDAD POBLACIONAL
Pob.actual :
15131
hab.
Pob. diseño :
21753
hab.
Pob. futura :
6622
hab.
AREA NETA
LADO 1

LADO 2

120
80

120
80

# MANZANAS AREA(m2)

AREA(Ha)

11
24

158400
153600

15.84
15.36

TOTAL

312000

31.20

AREA COMPLEMENTARIA
LUGAR

CANTIDAD

LADO1

LADO2

AREA(m2)

AREA(Ha)

1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1

120
110
80
50
55
120
60
80
120
60
60
55
70
55
120
60

120
170
110
120
120
185
80
80
170
70
70
120
120
60
120
60

14400
18700
8800
6000
6600
22200
4800
6400
20400
4200
4200
6600
8400
3300
14400
3600

1.44
1.87
0.88
0.60
0.66
2.22
0.48
0.64
2.04
0.42
0.42
0.66
0.84
0.33
1.44
0.36

TOTAL

153000

15.30

Plaza de armas
Colegio 1
Colegio 2
Escuela
Centro inicial
Estadio
Coliseo
Mercado
Cementerio
Iglesia
Municipalidad
Policia
Parque 1
Parque 2
Hospital
Banco
Luego:

Pobl actual
Area neta

Densidad neta =

15131
31.20

Densidad neta= 484.97
Densidad neta=

485Hab/Ha

zona de Densidad Multifamiliar

Según la DA se tiene una zona de Densidad Multifamiliar

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
CÁLCULO DEL ÁREA DE EXPANSIÓN:

Para encontrar el área futura haremos la siguiente suposición: DA=DF,por lo que nos hemos
asumido que en el futuro (periodo de diseño de 20años), la densidad poblacional sigue siendo
Multifamiliar,por motivo de emigración como tambien por fallecimiento.
Densidad Neta Actual = Densidad Futura =
485Hab/Ha
Luego:
(21752.8567555165-15130.9121768621) 6622hab
446 =
Area futura
Area futura
Area fut. =

13.65Has

La cual lo distribuimos de la sgte manera
50%
50%

120*120 =
80*80 =
Area exp.
Area exp.

Lado " A "(m.)Lado " B "(m.)
120
80

120
80

5 manzanas
10 manzanas

4.57
10.29

=
=

13.65
136534.94

Ha
m2.

Area (m2)

Porcent.

A.manzana

# de lotes

14400
6400

0.5
0.5

68267.470
68267.470

5
11

Cuadro de Areas Futuras de expansión:
Nº MANZANAS
AREA (Hás) A.PARC.(Hás)
5

1.44

7.20

11

0.64

6.83

AREA TOTAL
m2
Hás
140267

14.03

EL AREA TOTAL PARA EL PERIODO DE DISEÑO SERÁ
Area total = Area Actual + Area de expansión
Area total =

45.23

Hás

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO
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DISEÑO DE CAPTACIONES
Qmax d =

48.95

Lts/seg

Nota: En esta ocasión vamos a asumir que existe suficiente cantidad de manantiales laterales y de fondo
como para cubrir la demanda de agua requerida (Qmax d), y tambien se realizara el diseño de un
manantial lateral y un manantial de fondo solamente; pero tenemos que tener en cuenta que en la
realidad se tiene que realizar el diseño de cada manantial de forma diferente.

Caudales de diseño:
Manantial Lateral: Qmax ≤ 1 lts/seg
Manantial de Fondo: Qmax ≤ 5 lts/seg
Asumimos el caudal de diseño de cada uno de los manatiales:
Manantial Lateral: Q =
0.73
Manantial de Fondo: Q =
3.85

Lts/seg
Lts/seg

Consideramos el Caudal maximo de aforo como el 10% mas.
Manantial Lateral: Qmax aforo =
0.803
Lts/seg
Manantial de Fondo: Qmaxaforo=
4.235
Lts/seg
Nota: para el diseño se considera el 90% del caudal maximo aforado.
Calculo de manatiales necerarios para satisfacer la demanda (Qmax d):
Manantial

Lateral
De Fondo

Q (lts/seg)

Número

Qtotal (lts/seg)

0.73
3.85

10
11
21

7.3
42.35
49.65

Total :

dato
aproximado
al Qmax d

I .- CAPTACION DE MANANTIAL LATERAL
1.1. Caudal de Diseño:

Q=

0.73

Lts/seg

1.2. Diseño del Material Filtrante:

Teniendo en cuenta la condicion de BERTRAM:
𝑑15 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜
𝑑85 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜

<4

ó

𝑑15 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜
𝑑15 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜

>5

Donde:
d15Filtro = Diametro de la abertura del tamiz que pasa el 15%
d85Filtro = Diametro de la abertura del tamiz que pasa el 15%

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTERILLADO
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Suponemos que los datos encontrados en el analisis granulométrico son:
d15 =
0.002
mm
d85 =
0.350
mm

Cálculo de los diámetros de los estratos del filtro:
Filtro I:

d15Filtro I = d85 Suelo * 3.5
d15Filtro I =
1.225
Por lo tanto se utilizara material de Filtro I, arena gruesa de (1-2 mm)

mm

Filtro II:

d15Filtro II = d15Filtro I * 6
d15Filtro II =

7.35
mm
Por lo tanto se utilizara material de Filtro II,grava media de (5-30 mm)

Filtro III:

d15Filtro III = d15Filtro II * 6
d15Filtro III =

44.1
mm
Por lo tanto se utilizara material de Filtro III,grava gruesa de (30-70 mm)

Según la Ley de Darcy las características del filtro de agua a través de filtros formados por
materiales granulares tenemos:

Q = K*A*I
Donde:
Q:
K:
A:
I:

h1 y h2 :
L:

Caudal de afloramiento del manantial
Coeficiente de permeabilidad (m/seg)
Área de la sección transeversal del filtro
Gradiente hidráulico

Pérdidas de energía sufrida por el flujo en el desplazamiento L
Longitud total del filtro

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTERILLADO
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1.3. Coeficiente de Permeabilidad (K) para cada estrato

Asumimos los valores de K para cada estrato:
Arena Gruesa: K1 =
Grava Media: K2 =
Grava Gruesa: K3 =

0.5
10
100

cm/seg
cm/seg
cm/seg

Por razones prácticas de construcción consideremos los siguientes espesores para cada estrato:
b1 =
b2 =
b3 =
La Lonitud Total del Estrato es:
L = b1 + b2 + b3
L=
1.00

0.30
0.30
0.40

m
m
m

m

Asi mismo consideramos el gradiente hidraulico igual a la pendiente del terreno, sabiendo que
es igual a:
i% =
15%
Como la direccion del flujo es perpendicular a los estratos, utilizamos la siguiente fórmula y hallamos:
Permeabilidad Promedio Total:

b
1
1

 c
Kv
L
Kc
Donde:
Kv :
Kc:
bc:
L :
1 / Kv =
Kv =
Kv =

seg/cm

Permeabilidad total y perpendicular al estrato.

Permeabilidad de cada estrato.
Ancho de cada estrato.
Longitud total de los estratos.

0.634
1.577
0.0158

seg / cm
cm / seg
m / seg

Asumimos los siguientes elementos del filtro:
Profundidad del Filtro:

0.75

m

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTERILLADO
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2.30
Arena Gruesa

0.30

1.85
Grava Media

0.30

1.40
Grava Gruesa

0.40

0.80

Arena Gruesa: K1 =
Grava Media: K2 =
Grava Gruesa: K3 =

0.5
10
100

cm/seg
cm/seg
cm/seg

1.7. Cálculo de la carga sobre el orificio de ingreso:

Es recomendable que:
H = h 1 + hf

Pero:

≤ 40 cm

V 2
h1  1 . 49
2g

Donde:
H = Carga sobre el orificio
h1 = Carga para producir la velocidad de pasaje
hf = Pèrdida de carga disponible
V = Velocidad de pasaje en los orificios , se recomienda (0.50 - 0.60) m/seg .
como máximo.
g = gravedad (9.81 m/seg2)
Asumimos :
0.55
m/seg
V=
h1 =
0.023
m

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTERILLADO
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Se recomienda que:
hf =
hf =

30%
0.30

del espesor del filtro (L)
m

0.323

m

Entonces:
H=

0.4
m

<

1.8. Cálculo del área y número de orificios:

Para el càlculo usaremos la fòrmula de orificios para paredes delgadas:
Qmax aforado = Cd *A*V
Donde:
Qmax aforado = Caudal máximo aforado
Cd = Coeficiente de Descarga (entre 0.6 - 0.82)
V = Velocidad de Pasaje (entre 0.50 - 0.60 m/seg)
A = Area de orificio (m²)
m3/seg
Asumido
Asumido

Qmax aforado =
Cd =
V=

0.803
0.65
0.55

A=

2.24615

2

m

Considerando orificios de diámetro de 1'', es decir, diámetro menor al diámetro del

material del Filtro III.

d15Filtro III =
Luego:

a

4.41


4

> 1 pulg =

cm

  menor 

2.54
cm

2

Area de un orificio:
a=

2
0.00050671 m

1.9. Cálculo del número de orificios:
Se recomienda usar diametros menores o iguales a 2", si se obtuvieran diamtroa mayores

sera necesario aumentar el numero de orificios:

n 

A
a

Donde:
n=
A=
a=
n=
n=

número de orificios
área del orificio
área calculada de un orificio

4432.84
5

orificios de Φ 1''

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTERILLADO
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1.10. Cálculo del Volumen Almacenado (Va)

Va  Q

x Tr

Donde:
Va = Volumen almacenado (m3)
Q = Caudal del manantial lateral ( m3 /seg)
Tr = Tiempo de Retención (3 - 5 min)
Tr =
Tr =

3
180

Q=

0.00073

Va =

0.1314

Va =

131.4

min (asumido)
seg
3
m /seg
m3
Lts

Ahora asumimos las siguientes medidas para la caja de captacion:
H=
a=
b=

0.40
0.60
0.80

m
m
m

Hallamos el volumen total:
Vt = H*b*a
Vt =

3

0.192

Como:

Vt
0.192

m

>

Va

>

0.131

3

m

1.11. Cálculo del diámetro de salida de la tubería de conducción a la camara de reunión (D):

Lo trataremos como orificio y será calculado con la siguiente formula:

Q  C d x A cnd x

2gH

Donde:
Q = Caudal del manantial lateral ( m3 /seg)
Cd = Coeficiente de Descarga (entre 0.6 - 0.82)
Acnd =Área del conducto ( m2 )
m/seg2
g = gravedad = 9.81
H = Carga sobre la tuberia
Pero:

H 
H=

Va
a  b
0.27

m

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTERILLADO
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Q=
Cd =
Acnd =

A cnd 


4

D2  D 

0.00073
0.65

3

m /seg
Asumido

2
0.0004846 m

4  A cnd

D=
D=
D=



0.02483971 m
0.97794135 pulg
1
pulg

1.12. Cálculo de la tubería de desagüe o limpieza:
Redondeando
Esta tubería debe evacuar un caudal igual al máximo aforado del manantial; más el volumen

almacenado en la cámara húmeda en un tiempo determinado.

Qs 
Donde:
Qs =
Va =
t =
Qaforado=

Va
+ Q aforado
t

Caudal de salida ( m3/seg )
Volumen almacenado ( m3 )
tiempo de salida ( seg )
Caudal aforado ( m3/seg )
Va =
t=

0.1314
120

m3
seg (asumido)

Qaforado =

0.00073

m /seg

Qs =

0.001825

m /seg

3

3

Para calcular el diámetro de la tubería de desagüe lo analizaremos como orificio de pared gruesa
(boquilla) donde el caudal viene expresado por:

QS  C x A x 2gh
Donde:
C : Coeficiente de gasto
g : gravedad
9.81 m/seg2
H : Carga sobre la tubería

0.82
0.27

C=
H=

Entonces :

A =

A

0.00096

m2

 2
4 A
D  D
4

D=
D=

0.0350
1.4''

m
=

1 1/2"

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTERILLADO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

1.13. Diseño de la tubería de Rebose:

Caudal a evacuar (QE):

Q E  Q Aforado - Q
0.000803
0.000730

QE =

m3/seg
m3/seg

0.000073

Q aforado =
Q =

m3/seg

Nota: Esta tubería además de servir de rebose, también cumple cierta función ante posibles

obstrucciones o cierre de válvulas, además se comporta como un vertedero de sección circular
y pared ancha que debe evacuar el total captado:
Q aforado =
0.803
L/seg

Asumimos:
V=

2.00

m/seg

Usando la ecuación de compatibilidad.

QVA  V

D=
D=
D=

 2
D
4
0.0226
0.89''
1''

D 

4Q
V

m

II.- CAPTACION DE MANANTIAL DE FONDO

Algunos de los datos que se dan a continuacion son asumidos, ya que estos deben ser tomados en campo:
Caudal de diseño :
Caudal màximo aforado :
Presiòn de salida de agua :

Qd =
Qmax aforado=
Psal =

0.00385
0.00424
0.35

DISEÑO DE LA CAJA DE CAPTACIÒN
Estará formada por dos cámaras, una húmeda o colectora y la cámara seca o de válvulas. Las

que se encuentran separadas por un pequeño muro de 0.15 cm de espesor.
Toda la estructura será de concreto simple, excepto la zona del techo que será de concreto

armado previsto de un buzón de 0.60 x 0.60 m para efectos de inspección.

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTERILLADO

m3/seg
m3/seg
m.c.a. (Asumido)
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
2.1. Diseño de Càmara Hùmeda
Està conformada de 2 cámaras con la finalidad de obtener una mejor calidad de agua, la primera
camara estará ubicada justo en el lugar donde emerge el flujo y la segunda es la almacenadora de
agua para conducirla directamente a la cámara o planta de tratamiento a travès de la tuberìa de

conducción.
Para ambas cámaras se considera el mismo volumen de almacenamiento, mas no las mismas

dimensiones.
Entre las dos cámaras existe un muro de 0.10m en el que se ubicará el vertedero rectangular.
A. Càlculo del Volumen Almacenado

Va  Qd  Tret
Donde :
3

V A : Volumen almacenado (m )
3
Q d : Caudal de diseño ( m /seg)
T

r

: Tiempo de retención (seg)

Considerando:
Tr =
VA =

3.00
0.693

minutos =
m3

180.00

seg

Para garantizar la continuidad de emergencia del flujo, debe cumplirse que:

h1( h2o ) A  h p ( h2o ) E
Donde:

: Altura del nivel del agua almacenada
hp(H2O)E
: Altura de presión de salida del agua
hp(H2O)E =
0.35
m.c.a.
h1(H2O)A

(asumido)

B. Dimensiones de la Primera Cámara:
Para garantizar la continuidad del flujo debe cumplirse que la altura del nivel del agua almacenada
debe ser menor que la altura de presión de salida del agua (0.35 mca). Por lo que las dimensiones

de la caja de captación, serán:
h1 =
a=
b=

0.30
1.50
1.60

m (Volumen de agua almacenada)
m
m

Condiciòn:
Presión agua que emerge > Presión del agua almacenada
0.35
> 0.3
Presión agua que emerge

= 0.35

mca.

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTERILLADO

= 350

Kg/m2
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

Presión del agua almacenada =
Peso del agua almacenada =
Peso del agua almacenada =
Área del agua almacenada =
.
Luego:
Presión del agua almacenada =

288.75

Kg/m2

Peso del agua almacenada

Área de agua almacenada
δagua * VA
693.00
axb=

Kg

< 350

Kg/m2

2.40

m2

Si Cumple

Entonces las dimensiones finales de la Caja de Captación, considerando un borde libre para

efectos de ventilacion y construcción, seran:
Borde libre =

0.50

m

H=
a=
b=

0.80
1.50
1.60

m
m
m

0.693

m3

0.50
1.00
1.40

m (Altura del volumen de agua almacenada)
m
m

Luego:

C. Dimensiones de la Segunda Cámara:

VA =

Como:

(Volumen
almacenado)

Asumimos las siguientes condiciones:
h1 =
a=
b=

Para efectos de ventilación y construcción damos una altura adicional:
h2 =

0.05

m

(Altura desde la parte superior del nivel del
agua almacenada al tirante sobre la cresta)

h3 =

0.50

m

(Para efectos de ventilaciòn y construcción)

Entonces las dimensiones finales serán:
H=
a=
b=

1.05
1.00
1.40

m
m
m

0.50

m

2.2. Diseño de Càmara Seca

Asumimos las siguientes dimensiones:
h=

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTERILLADO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
0.30
0.50

a=
b=

m
m

DISEÑO DE LA TUBERIA DE CONDUCCIÓN;

Se lo trabajarà como orificio y se calculará con la siguiente expresión:

Q d  C d x A cnd x 2gH
Donde:
Qd

=

Cd

= Coeficiente de Descarga ( 0.60 - 0.82)

A

Área del conducto ( m 2 )

=

cnd

g
H

Caudal de diseño :

=
=

gravedad
Carga sobre la tubería

Qd =
Cd =
g =
H=

0.00385
0.75
9.81
0.40

m3/seg
Asumido
m/seg2
m

A cnd =

0.001832

m2

D =
D =
D =

0.0483
1.90 ''
2"

m

DISEÑO DE LA TUBERIA DE LIMPIEZA:
Esta tubería debe evacuar un caudal igual al máximo aforado del manantial más el volumen

aforado en la segunda cámara húmeda en un tiempo determinado, entonces:
Qs =

Va

t

+ Q aforo

Donde :
Q

s

3
: Caudal de salida ( m /seg )

3
Va : Volumen almacenado ( m )
t : tiempo de salida ( seg )
3
Q af : Caudal aforado ( m /seg )

Va =
t=
t=
Qmax af =

0.693
2
120
0.00424

Qs =

0.01

m3
min
seg
m3/seg
m3/seg

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTERILLADO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
Para el calculo de la tuberia de desague lo realizamos como orificio de pared gruesa (boquilla)

Q s  C d x A cnd x 2gH
Donde:
Qs

=

Cd

= Coeficiente de Descarga ( 0.60 - 0.82)

A

=

cnd

g
H

=
=

Caudal de evacuación
Área del conducto ( m 2 )
gravedad
Carga sobre la tubería

Qd =
Cd =
g =
H=
A =

0.0039

D =
D =
D =

m3/seg
Asumido
m/seg2
m
m2

0.01
0.82
9.81
0.50

0.0704
2.77 ''
3"

Entonces:
m

DISEÑO DE LA TUBERIA DE REBOSE

El caudal a evacuar es :

Q e  Q Aforado - Q

d

Qe = Caudal a evacuar
Qaforado = Caudal aforado
Qd = Caudal de diseño
Qaforado =
Qd =
Qe =

0.00424
0.00385
0.00039

m3/seg
m3/seg
m3/seg

Nota : esta tuberia se comporta como un vertedero de seccion circular y pared ancha, y tambien

sirve de ayuda ante posibles obstrucciones o cierre de valvulas.
Teniendo en cuenta la ecuacion de continuidad tenemos:

Q=VxA=

V x л D2
4

Entonces:
Qaforado =

0.00424

m3/seg (El caudal a evacuar es el total captado)

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTERILLADO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
V=

2
D=
D=

m/seg (Asumido)
0.05192384 m
2.0
pulg

III.- DISEÑO DE LA CAMARA DE REUNIÓN:
Esta estructura sirve para reunir el agua captada de los manantiales laterales y de fondo

CAUDAL DE DISEÑO (Qmax d)
Manantial

Q (lts/seg)

Número

Qtotal (lts/seg)

0.73
3.85
Total :

10
11
21

7.3
42.35
49.65

Qmax d =

49.65

Qmax d =

Lateral
De Fondo

0.04965

lts/seg
3
m /seg

CALCULO DEL VOLUMEN DE ALMACEAMIENTO

Va  Q máx d x Tr
Donde:
Va = Volumen de almacenamiento (m3)
Qmax d =Caudal máximo diario ( m3 /seg)
Tr = Tiempo de retención (seg)
Asumimos:
Tr =
Tr =

3
180

min
seg

Va =

8.94

m

3

Asumimos las siguientes medidas para el almacemaniento:
H=
a=

2.00
2.00

m
m

b=

2.00

m

V=

8
m3

Considerando el Borde Libre para efectos de ventilacion y construccion, tenemos:
B.L. =
0.50
m
H=
a=
b=
Vt =

10

m3 >

2.50
2.00
2.00
Va =

m
m
m
8.94

m3

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTERILLADO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

CALCULO DEL DIAMETRO DE SALIDA DE LA TUBERIA DE CONDUCCION

Será tratada como orificio y se calculará con:

Qmáxd  Cd x Acnd x 2gH
Donde:

Q max d =Caudal máximo diario :
Cd = Coeficiente de Descarga ( 0.60 - 0.82)
Acond = Área del conducto ( m2 )
g = gravedad
H = Carga sobre la tubería
Qmax d =
Cd =
g=
H=

0.04965
0.75

Acond =

0.010843

𝐴= 𝜋

9.81

1.90

m3/seg
Asumido
m/seg2
m
m2

𝐷2
4

Luego :

D =
D =
D

0.1175
4.6 ''
= 6 ''

m
(Diàmetro comercial)

Debido a que estamos utilizando un diametro comercial mayor, tenemos que realizar la

verificación de la velocidad.

𝐐= 𝐕∗ 𝐀 → V=

𝐐
𝐀

→

𝐕=

𝟒∗𝐐
П∗𝐃 𝟐

V=

2.72

m/seg

2.72

≤ 3.00

m/seg

Entonces:
0.60

≤

Si Cumple

DISEÑO DE LA TUBERIA DE LIMPIEZA:
Esta tubería debe evacuar un caudal igual al máximo aforado del manantial más el volumen aforado

aforado en la segunda cámara húmeda en un tiempo determinado, entonces:
Qs =

Va

t

x 1.5

Donde :

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTERILLADO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
Qs = Caudal de salida ( m 3 /seg )
Va = Volumen almacenado ( m 3 )
t = tiempo de salida ( seg )

Va =
t=
t=
Qs =

m3
min
seg
m3/seg

8.937
3
180
0.07

Para el calculo de la tuberia de desague lo realizamos como orificio de pared gruesa (boquilla)

Q s  C d x A cnd x 2gH
Donde:
Qs

=

Cd

= Coeficiente de Descarga ( 0.60 - 0.82)

A

=

cnd

g
H

=
=

Caudal de evacuación
Área del conducto ( m 2 )
gravedad
Carga sobre la tubería

Qd =
Cd =
g =
H=

0.07
0.82
9.81
2.00

A =

0.0145

D =
D =
D =

0.1359
5.35 ''
6"

m3/seg
Asumido
m/seg2
m
m2

Entonces:
m
(Diámetro comercial)

NOTA: En las tuberias de ventilacion tanto de la captacion de manantial lateral, manatial
de fondo y en la cámara de reunion ; se hara uso de tuberias de PVC de 2" de diámetro,

sobresaliendo 50 cm y en cuyo extremo se colocara un sombrero de ventilacion.

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTERILLADO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

diseño de la linea de conducción
1. Consideraciones de diseño:
Caudal Máximo Diario:
Material de la Tubería:
Presión en la Tubería:
Presión Máxima:
Presión Mínima:
Velocidad Mínima:
Velocidad Máxima:
Longitud de Tuberia MINIMA:

48.95
PVC
50
50
1.0
0.6
5.0
127.00

L/s
Clase 5
m.c.a.
m.c.a.
m.c.a.
m/s
m/s
m

C = 140

2. Cálculo del diámetro máximo y mínimo:
Qdiseño= Qmáxd
Qdiseño=
48.95

L/s

D max 

4Q
 V min

Dmáx =
Dmáx =

0.32229
12.69

m
"

D min 

4Q
 Vmax

Dmín =
Dmín =

0.11164
4.40

m
"

Diámetros comerciales disponibles: 6", 8",10"

3. Cálculo de las velocidades y gradiente de velocidad:
Ecuaciones empleadas:

V

Diámetro
Pulg.
metros
6
0.1524
8
10

0.2032
0.254

L/D ≥

2000

L/D <

2000

Q
4Q

A  D2

Sf 

Velocidad
m/s

Gradiente
Hidráulico (m/m)

2.68

0.0411

4.11%

1.51
0.97

0.0101
0.0034

10.7 x Q 1.85
C 1.85 x D 4.87

Nota: Los diámetros con los que se
trabaja son los diámetros
comerciales.

1.01%
0.34%

Sf (%)

TUBERIA LARGA: Se obvia las pérdidas de carga locales y se toma en cuenta solamente las
pérdidas de carga por fricción.
TUBERIA CORTA: Hay que calcular todas las pérdidas de carga
fricción)

- Veremos si la tubería es larga o corta, analizando con el Dmáx
L/D=

394.05

Para Dmáx

Tubería Corta

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

( locales y por
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
DISEÑO DE RESERVORIO
la siguiente tabla representa los registros horarios de agua consumida en la ciudad
ficticia el dia maximo consumido del año 2013
CIUDAD ACTUAL

Hora
1am
2am
3am
4am
5am
6am
7am
8am
9am
10am
11am
12am

volumen de agua
consumida (m3)

Hora

volumen de agua
consumida (m3)

1pm
2pm
3pm
4pm
5pm
6pm
7pm
8pm
9pm
10pm
11pm
12pm

250.41
487.23
587.94
706.80
897.30
1021.87
1236.80
1467.54
1768.34
2013.50
2437.64
2976.55

consumo promedio durante el dia
CPDa=
267.745 m3/hora

=

3184.65
3725.47
4467.54
4464.12
4897.21
5000.45
5345.67
5645.19
5978.64
6123.54
6300.97
6425.89

74.3737269 lts/seg

CIUDAD FUTURA
poblacion futura
21753 hab
dotacion promedio
150 lts/hab/dia
variacion de consumo del 30% en el dia de maximo consumo
consumo pomedio diario
CPDf=

49.0953125 lts/seg

variacion de consumo
b= 0.66011634
CAPACIDAD MINIMA DEL TANQUE REGULADOR
cuando la entrada de agua es constante
entrada constante
VCONSUMO= 147.248577 m3
VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO
VCONSUM=

=

VC+VI+VR
147.248577 m3
VA=

VINCENDI=
VRESER=

3076.33144 m3

2160 m3
0.25VA

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTARILLADO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

volum almacen=
3076.33144 m3
nota conciderando 3 recervorios de la misma capacidad
RADIO
8.08 m
ALTURA
5m

volumen de agua
consumida (m3)
Hora
01:00
250.41
02:00
487.23
03:00
587.94
04:00
706.80
05:00
897.30
06:00
1021.87
07:00
1236.80
08:00
1467.54
09:00
1768.34
10:00
2013.50
11:00
2437.64
12:00
2976.55
01:00
3184.65
02:00
3725.47
03:00
4467.54
04:00
4464.12
05:00
4897.21
06:00
5000.45
07:00
5345.67
08:00
5645.19
09:00
5978.64
10:00
6123.54
11:00
6300.97
12:00
6425.89

volumen de agua
consumida x hora (m3)
250.412
236.818
100.71
118.86
190.5
124.57
214.93
230.74
300.8
245.16
424.14
538.91
208.1
540.82
742.07
-3.42
433.09
103.24
345.22
299.52
333.45
144.9
177.43
124.92

produccion
promedio
267.745417
267.745417
267.745417
267.745417
267.745417
267.745417
267.745417
267.745417
267.745417
267.745417
267.745417
267.745417
267.745417
267.745417
267.745417
267.745417
267.745417
267.745417
267.745417
267.745417
267.745417
267.745417
267.745417
267.745417

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTARILLADO

1025.44381

reservorio
17.3334167
48.2608333
215.29625
364.181667
441.427083
584.6025
637.417917
674.423333
641.36875
663.954167
507.559583
236.395
296.040417
22.9658333
-451.35875
-180.193333
-345.537917
-181.0325
-258.507083
-290.281667
-355.98625
-233.140833
-142.825417
3.4106E-13
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

disenar el diametro
de la boca toma a la captacion para un caudal de disenio
datos topograficos
Qmd=
48.9483 lts/seg
calculos
disenio c1 -captacion
cota captacion
cota ladera
presion requerida
Qmd
Longitud=

246 msnm
276 msnm
10 m
48.9483
127

PUNTO DE REUNION

ecuacion de fair whipple

hallando hf
hallando hf^0.57
caudal=
DIAMETRO=

cota rio-cota captaccion/longitud
0.157480315
0.34867353
48.9483
4.2211763
4
4 pulg

0.1016

disenar el diametro
de la captacion al reservorio para un caudal de disenio
datos topograficos
Qmd=
48.9483 lts/seg
calculos
disenio c1 -captacion
cota captacion
cota CRP6
presion requerida
Qmd
Longitud=

246 msnm
200 msnm
0m
48.9483
500

POR SER CR6

ecuacion de fair whipple

hallando hf
hallando hf^0.57
caudal=
DIAMETRO=

cota rio-cota captaccion/longitud
0.25666052
48.9483
4.72787145
5 PULG

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

0.092

5
0.127
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

disenio c1 -captacion
cota crp6
cota reservorio
presion requerida
Qmd
Longitud=

200 msnm
170 msnm
10 m
48.9483
248

POR SER CR6

ecuacion de fair whipple

hallando hf
hallando hf^0.57
caudal=
DIAMETRO=

cota rio-cota captaccion/longitud
0.23809465
48.9483
4.86106184
5

0.080645161

5
0.127

disenar el diametro
del reservorio a mis redes para un caudal de disenio
datos topograficos
Qmd=
65.2644 lts/seg
calculos
disenio c1 -captacion
cota reservorio
cota punto red
presion requerida
Qmd
Longitud=

200 msnm
137 msnm
10 m
65.2644
465
200

ecuacion de fair whipple

hallando hf
hallando hf^0.57
caudal=
DIAMETRO=

cota rio-cota captaccion/longitud
0.28999403
65.2644
5.02657182
5

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

0.113978495

5
0.127
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

PRIMERA ITERACION
1.1. Cáculo de coeficientes de fricción

DATOS DE IN GRESO
Longitud

Nota

TRABAJAR VELOCIDAD CON VALOR ABSOLUTO
Si el caudal es negativo entonces Hfi son negativos

CIRCUITO
I
I
I
I
CIRCUITO

0.000100

TUBERÍA
(1-2)
(2-5)
(5-6)
(6-1)
TUBERÍA

II
II
II
II

(2-3)
(3-4)
(4-5)
(2-5)

LONGIT

DIAMETRO CAUDAL
306
392
306
392

LONGIT

0.1524
0.040
0.1016
0.015
0.1016
-0.010
0.1016
-0.025
DIAMETRO CAUDAL

402
392
402
392

0.1016
0.1016
0.0762
0.1016

Longitud=
Viscosida=
Ks
f
dato
Ks/d
asumido
DATO
0.001
0.000984
0.0276814
0.000984
0.02169739
0.000984
0.02193886
0.000984
0.02192738
0.000984

Tubería (5-6)
306
0.00000114
0.000100
Número de
Rreynolds
CALCULADO
109,929
109,929
109,929
109,929
109,929

Longitud=
Viscosida=
Ks
f
dato
Ks/d
asumido
DATO
0.001
0.001312
0.03094533
0.001312
0.02352184
0.001312
0.02384334
0.001312
0.02382661
0.001312

Tubería (4-5)
402
0.00000114
0.000100
Número de
Rreynolds
CALCULADO
73,286
73,286
73,286
73,286
73,286

asumidos

0.015
0.005
-0.005
-0.015

primera iteracion
Longitud=
Viscosidad=
Ks
f
dato
Ks/d
asumido
DATO
0.001
0.000656
0.02229509
0.000656
0.01897771
0.000656
0.01907019
0.000656
0.01906731
0.000656

Tubería (1-2)
306
0.00000114
0.000100
Número de
Rreynolds
CALCULADO
293,143
293,143
293,143
293,143
293,143

Denomin

6.69723287
7.25902214
7.24139914
7.24194656
7.24192955

Caudal
Diámetro
Velocidad
denomina

6.69723287
7.25902214
7.24139914
7.24194656
7.24192955

0.040
0.1524
2.1928007
G(f)
1/f
0.02229509
0.01897771
0.01907019
0.01906731
0.0190674

Longitud=
Viscosida=
Ks
f
dato
Ks/d
asumido
DATO
0.001
0.000984
0.02557608
0.000984
0.02109859
0.000984
0.02123914
0.000984
0.0212341
0.000984

Tubería (2-5)
392
0.00000114
0.000100
Número de
Rreynolds
CALCULADO
164,893
164,893
164,893
164,893
164,893

Longitud=
Viscosida=
Ks
f
dato
Ks/d
asumido
DATO
0.001
0.000984
0.03265341
0.000984
0.02316612
0.000984
0.02371022
0.000984
0.02367135
0.000984

Tubería (3-4)
392
0.00000114
0.000100
Número de
Rreynolds
CALCULADO
54,964
54,964
54,964
54,964
54,964

Denomin

6.2529215
6.88451399
6.86169674
6.86251069
6.86248164

Caudal
Diámetro
Velocidad
denomina

0.015
0.1016
1.85017559
G(f)
1/f

6.2529215 0.02557608
6.88451399 0.02109859
6.86169674 0.02123914
6.86251069 0.0212341
6.86248164 0.0212343

Denomin

6.01043579
6.78885041
6.75138642
6.75315297
6.75306959

Caudal
Diámetro
Velocidad
denomina

6.01043579
6.78885041
6.75138642
6.75315297
6.75306959

-0.010
0.1016
1.23345039
G(f)
1/f
0.0276814
0.02169739
0.02193886
0.02192738
0.02192793

CIRCUITO II
Longitud=
Viscosidad=
Ks
f
dato
Ks/d
asumido
DATO
0.001
0.000984
0.02557608
0.000984
0.02109859
0.000984
0.02123914
0.000984
0.0212341
0.000984

Tubería (2-3)
402
0.00000114
0.000100
Número de
Rreynolds
CALCULADO
164,893
164,893
164,893
164,893
164,893

Denomin

6.2529215
6.88451399
6.86169674
6.86251069
6.86248164

Caudal
Diámetro
Velocidad
denomina

6.2529215
6.88451399
6.86169674
6.86251069
6.86248164

0.015
0.1016
1.85017559
G(f)
1/f
0.02557608
0.02109859
0.02123914
0.0212341
0.02123428

Denomin

5.53395677
6.5701209
6.49429758
6.49962714
6.49925146

Caudal
Diámetro
Velocidad
denomina

5.53395677
6.5701209
6.49429758
6.49962714
6.49925146

0.005
0.102
0.6167252
G(f)
1/f
0.03265341
0.02316612
0.02371022
0.02367135
0.02367409

ABASTECCIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

Denomin

5.68463314
6.52025221
6.47614301
6.47841621
6.47829891

Caudal
Diámetro
Velocidad
denomina

5.68463314
6.52025221
6.47614301
6.47841621
6.47829891

-0.005
0.0762
1.09640035
G(f)
1/f
0.03094533
0.02352184
0.02384334
0.02382661
0.02382748
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

CALCULO DE CAUDALES
CIRCUITO
TUBERÍA
I
I
I
I

CIRCUITO
II
II
II
II

LONGIT

(1-2)
(2-5)
(5-6)
(6-1)

TUBERÍA
(2-3)
(3-4)
(4-5)
(2-5)

DIAMETRO CAUDAL
306
392
306
392

LONGIT
402
392
500
392

VELOCIDAD

f

hfi

0.040 2.1928007 0.0190674 9.38268607
0.015 1.85017559 0.02123428 14.2941013
-0.010 1.23345039 0.02192793 -5.1211753
-0.025 3.11569569 0.02060984 -39.343966
sumas
-20.788354
Correción ΔQ=
0.00317902
DIAMETRO CAUDAL
VELOCIDAD
f
hfi

Kmi

0.1524
0.1016
0.1016
0.1016

0.1016
0.1016
0.0762
0.1016

0.015 1.85017559 0.02123428 14.6587468
0.005 0.6167252 0.02367409 1.77072068
-0.005 1.09640035 0.02382748 -9.5792696
-0.015 1.85017559 0.02123428 -14.294101
sumas
-7.4439034
Correción ΔQ=
0.00088528

HFI+km

Correción

5 235.792528 0.00317902
15 955.557177 0.00317902
15 513.280676 0.00317902
15 1564.9817 0.00317902
3269.61208

Kmi

HFI+km
5
15
5
15

978.122148
354.434923
1916.16025
955.557177
4204.2745

Nuevo
Caudal
-0.0008853

Correción
0.00088528
0.00088528
0.00088528
0.00088528

0.043
0.017 es COMÚN
-0.007 (
-0.022

Nuevo
Caudal

-0.003179

0.016
0.006
-0.004
-0.017 es COMÚN

SEGUNDA ITERACION

Longitud=
Viscosidad=
Ks
f
dato
Ks/d
asumido
DATO
0.001
0.000656
0.02203423
0.000656
0.01890167
0.000656
0.01898448
0.000656
0.01898204
0.000656

Tubería (1-2)
306
0.00000114
0.000100
Número de
Rreynolds
CALCULADO
316,441
316,441
316,441
316,441
316,441

Denomin

6.73675956
7.27360916
7.2577282
7.25819384
7.25818018

Caudal
Diámetro
Velocidad
denomina

6.73675956
7.27360916
7.2577282
7.25819384
7.25818018

0.04317902
0.1524
2.36707487
G(f)
1/f
0.02203423
0.01890167
0.01898448
0.01898204
0.01898211

Longitud=
Viscosida=
Ks
f
dato
Ks/d
asumido
DATO
0.001
0.000984
0.0249532
0.000984
0.02092587
0.000984
0.02104075
0.000984
0.02103704
0.000984

Tubería (2-5)
392
0.00000114
0.000100
Número de
Rreynolds
CALCULADO
190,108
190,108
190,108
190,108
190,108

Longitud=
Viscosida=
Ks
f
dato
Ks/d
asumido
DATO
0.001
0.000984
0.03130424
0.000984
0.02276333
0.000984
0.02321831
0.000984
0.02318852
0.000984

Tubería (3-4)
392
0.00000114
0.000100
Número de
Rreynolds
CALCULADO
64,696
64,696
64,696
64,696
64,696

Denomin

6.3304836
6.91286783
6.89397056
6.89457733
6.89455784

Caudal
Diámetro
Velocidad
denomina

6.3304836
6.91286783
6.89397056
6.89457733
6.89455784

0.017
0.1016
2.13309784
G(f)
1/f
0.0249532
0.02092587
0.02104075
0.02103704
0.02103716

Longitud=
Viscosida=
0
Ks
f
dato
Ks/d
asumido
DATO
0.001
0.000984
0.03018434
0.000984
0.02243066
0.000984
0.02281522
0.000984
0.02279205
0.000984

Tubería (5-6)
306
0.00000114
0.000100
Número de
Rreynolds
CALCULADO
74,982
74,982
74,982
74,982
74,982

Longitud=
Viscosida=
Ks
f
dato
Ks/d
asumido
DATO
0.001
0.001312
0.03241621
0.001312
0.02392974
0.001312
0.02433783
0.001312
0.02431386
0.001312

Tubería (4-5)
402
0.00000114
0.000100
Número de
Rreynolds
CALCULADO
60,310
60,310
60,310
60,310
60,310

Denomin

5.75584559
6.67696288
6.62045314
6.62381609
6.6236156

Caudal
Diámetro
Velocidad
denomina

5.75584559
6.67696288
6.62045314
6.62381609
6.6236156

-0.006821
0.1016
0.84133349
G(f)
1/f
0.03018434
0.02243066
0.02281522
0.02279205
0.02279343

CIRCUITO II
Longitud=
Viscosidad=
Ks
f
dato
Ks/d
asumido
DATO
0.001
0.000984
0.02531832
0.000984
0.02102683
0.000984
0.02115651
0.000984
0.02115205
0.000984

Tubería (2-3)
402
0.00000114
0.000100
Número de
Rreynolds
CALCULADO
174,625
174,625
174,625
174,625
174,625

Denomin

6.28467161
6.89625139
6.8750844
6.87580845
6.87578367

Caudal
Diámetro
Velocidad
denomina

6.28467161
6.89625139
6.8750844
6.87580845
6.87578367

0.01588528
0.1016
1.95937024
G(f)
1/f
0.02531832
0.02102683
0.02115651
0.02115205
0.0211522

Denomin

5.65195171
6.62799404
6.56273231
6.56694625
6.56667353

Caudal
Diámetro
Velocidad
denomina

5.65195171
6.62799404
6.56273231
6.56694625
6.56667353

0.00588528
0.1016
0.72591985
G(f)
1/f
0.03130424
0.02276333
0.02321831
0.02318852
0.02319045

ABASTECCIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

Denomin

5.55416645
6.46444174
6.41001478
6.41317494
6.41299114

Caudal
Diámetro
Velocidad
denomina

5.55416645
6.46444174
6.41001478
6.41317494
6.41299114

-0.0041147
0.0762
0.90227653
G(f)
1/f
0.03241621
0.02392974
0.02433783
0.02431386
0.02431525
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

CALCULO DE CAUDALES
CIRCUITO
TUBERÍA
I
I
I
I

CIRCUITO

LONGIT

(1-2)
(2-5)
(5-6)
(6-1)

TUBERÍA

II
II
II
II

(2-3)
(3-4)
(4-5)
(2-5)

DIAMETRO CAUDAL
306
392
306
392

LONGIT

0.1524
0.1016
0.1016
0.1016

0.043
0.017
-0.007
-0.022

DIAMETRO CAUDAL
402
392
500
392

0.1016
0.1016
0.0762
0.1016

0.016
0.006
-0.004
-0.017

VELOCIDAD
2.36707487
2.13309784
0.84133349
2.72357879

VELOCIDAD

f

hfi

0.01898211 10.8844367
0.02103716 18.8235733
0.02279343 -2.4767081
0.02074662 -30.263599
sumas
-3.0322975
Correción ΔQ=
0.00049141
f
hfi

1.95937024 0.0211522 16.3765323
0.72591985 0.02319045 2.40314427
0.90227653 0.02431525 -6.6202451
2.13309784 0.02103716 -18.823573
sumas
-6.6641418
Correción ΔQ=
0.00080452

Kmi

HFI+km
5
15
15
15

Kmi

253.504838
1091.93994
363.642911
1376.24464
3085.33233

HFI+km
5
15
5
15

1031.90351
408.734353
1609.12421
1091.93994
4141.70201

Correción
0.00049141
0.00049141
0.00049141
0.00049141

Correción
0.00080452
0.00080452
0.00080452
0.00080452

Nuevo
Caudal
0.04367043
-0.0008045
0.017 es COMÚN
-0.0063296
-0.0215896

Nuevo
Caudal
0.0166898
0.0066898
-0.0033102
-0.0004914
-0.017 es COMÚN

octava ITERACION

Longitud=
Viscosidad=
0
Ks
f
dato
Ks/d
asumido
DATO
0.001
0.000656
0.02196716
0.000656
0.01888221
0.000656
0.01896261
0.000656
0.01896028
0.000656

Tubería (1-2)
306
0.00000114
0.000100
Número de
Rreynolds
CALCULADO
322,924
322,924
322,924
322,924
322,924

Caudal
0 Diámetro
Velocidad
Denomin denomina

6.74703625
7.27735455
7.26191143
7.26235728
7.2623444

6.74703625
7.27735455
7.26191143
7.26235728
7.2623444

0.04406372
0.1524
2.41557368
G(f)
1/f
0.02196716
0.01888221
0.01896261
0.01896028
0.01896035

Longitud=
Viscosida=
0
Ks
f
dato
Ks/d
asumido
DATO
0.001
0.000984
0.02498606
0.000984
0.02093492
0.000984
0.0210511
0.000984
0.02104734
0.000984

Tubería (2-5)
392
0.00000114
0.000100
Número de
Rreynolds
CALCULADO
188,623
188,623
188,623
188,623
188,623

Longitud=
Viscosida=
Ks
f
dato
Ks/d
asumido
DATO
0.001
0.000984
0.03009553
0.000984
0.02240437
0.000984
0.02278349
0.000984
0.02276082
0.000984

Tubería (3-4)
392
0.00000114
0.000100
Número de
Rreynolds
CALCULADO
75,906
75,906
75,906
75,906
75,906

Caudal
0 Diámetro
Velocidad
Denomin denomina

6.32631886
6.91137279
6.89227463
6.89289148
6.89287155

6.32631886
6.91137279
6.89227463
6.89289148
6.89287155

0.017
0.1016
2.11644431
G(f)
1/f
0.02498606
0.02093492
0.0210511
0.02104734
0.02104746

Longitud=
Viscosida=
0
Ks
f
dato
Ks/d
asumido
DATO
0.001
0.000984
0.03123617
0.000984
0.02274306
0.000984
0.02319366
0.000984
0.0231643
0.000984

Tubería (5-6)
306
0.00000114
0.000100
Número de
Rreynolds
CALCULADO
65,257
65,257
65,257
65,257
65,257

Longitud=
Viscosida=
Ks
f
dato
Ks/d
asumido
DATO
0.001
0.001312
0.03488859
0.001312
0.02462168
0.001312
0.02518894
0.001312
0.02514967
0.001312

Tubería (4-5)
402
0.00000114
0.000100
Número de
Rreynolds
CALCULADO
45,364
45,364
45,364
45,364
45,364

Caudal
0 Diámetro
Velocidad
Denomin denomina

5.65810675
6.63094751
6.56621899
6.57037913
6.57011115

5.65810675
6.63094751
6.56621899
6.57037913
6.57011115

-0.0059363
0.1016
0.73221118
G(f)
1/f
0.03123617
0.02274306
0.02319366
0.0231643
0.02316619

CIRCUITO II
Longitud=
Viscosidad=
Ks
f
dato
Ks/d
asumido
DATO
0.001
0.000984
0.02504899
0.000984
0.02095228
0.000984
0.02107097
0.000984
0.02106707
0.000984

Tubería (2-3)
402
0.00000114
0.000100
Número de
Rreynolds
CALCULADO
185,834
185,834
185,834
185,834
185,834

Denomin

6.31836742
6.90850978
6.88902507
6.88966146
6.88964067

Caudal
Diámetro
Velocidad
denomina

6.31836742
6.90850978
6.88902507
6.88966146
6.88964067

0.01690499
0.1016
2.08514607
G(f)
1/f
0.02504899
0.02095228
0.02107097
0.02106707
0.0210672

Denomin

5.76433233
6.68087932
6.62506062
6.62835936
6.62816407

Caudal
Diámetro
Velocidad
denomina

5.76433233
6.68087932
6.62506062
6.62835936
6.62816407

0.00690499
0.1016
0.85169568
G(f)
1/f
0.03009553
0.02240437
0.02278349
0.02276082
0.02276216

ABASTECCIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

Denomin

5.35375255
6.37295912
6.30079013
6.3057077
6.30537173

Caudal
Diámetro
Velocidad
denomina

5.35375255
6.37295912
6.30079013
6.3057077
6.30537173

-0.003095
0.0762
0.67867504
G(f)
1/f
0.03488859
0.02462168
0.02518894
0.02514967
0.02515235
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

CALCULO DE CAUDALES
CIRCUITO
TUBERÍA
I
I
I
I

CIRCUITO
II
II
II
II

(1-2)
(2-5)
(5-6)
(6-1)

TUBERÍA

II
II
II
II

(1-2)
(2-5)
(5-6)
(6-1)
TUBERÍA
(2-3)
(3-4)
(4-5)
(2-5)

DIAMETRO CAUDAL
306
392
306
392

LONGIT

(2-3)
(3-4)
(4-5)
(2-5)

RESULTADOS FINALES
CIRCUITO
TUBERÍA
I
I
I
I
CIRCUITO

LONGIT

0.1524
0.1016
0.1016
0.1016

0.044
0.017
-0.006
-0.021

DIAMETRO CAUDAL
402
392
402
392

LONGIT

0.1016
0.1016
0.0762
0.1016

0.017
0.007
-0.003
-0.01716

DIAMETRO CAUDAL
306
392
306
392

LONGIT
402
392
402
392

0.1524
0.04406
0.1016
0.017
0.1016
-0.006
0.1016
-0.021
DIAMETRO CAUDAL
0.1016
0.1016
0.0762
0.1016

0.017
0.007
-0.003
-0.017

VELOCIDAD
2.41557368
2.11644431
0.73221118
2.61445648

VELOCIDAD

f

hfi

0.01896035 11.3220313
0.02104746 18.5398697
0.02316619 -1.9065842
0.02079131 -27.947184
sumas
0.00813286
Correción ΔQ=
-1.361E-06
f
hfi

2.08514607 0.0210672 18.471968
0.85169568 0.02276216 3.24695109
0.67867504 0.02515235 -3.1151176
2.11644431 0.02104746
-18.53987
sumas
0.06393187
Correción ΔQ=
-8.746E-06

Altura de

Kmi

HFI+km
5
15
15
15

Kmi

HFI+km
5
15
5
15

hfi+Kñi
25

11.38755
18.59863
-1.90902
-28.05795

18.49070
3.25078
-3.11548
-18.59863

258.433813
1083.91648
321.584586
1323.72033
2987.65521

Nudo
1
2
5
6

camino
40
(1-2)
(1-2)+(2-5)
(1-6)

3
4

(1-2)-(2-3)

1093.80154
470.787452
1006.61262
1083.91648
3655.11808

Correción
-1.361E-06
-1.361E-06
-1.361E-06
-1.361E-06

Correción
-8.746E-06
-8.746E-06
-8.746E-06
-8.746E-06

altura de
agua
40.000
28.612
10.014
11.942

10.122
6.898

ABASTECCIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

Nuevo
Caudal
0.04406235
8.7455E-06
0.01717 es COMÚN
-0.0059376 ambos circuitos
-0.0211976

Nuevo
Caudal
0.01689624
0.00689624
-0.0031038
1.3611E-06
-0.01717 es COMÚN
a ambos circuitos
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
diseñar el diametro
datos topograficos
Qmd=
calculos
disenio c1 -captacion
cota punt 1
cota punt 6
presion requerida
Qmd
Longitud=

25.26 lts/seg
presion 1

20

157 msnm
128 msnm
10 m
25.26
392

ecuacion de fair whipple
hallando hf cota rio-cota captaccion/longitud
0.04846939
hallando hf^0.57
0.17812156
caudal=
25.26
DIAMETRO=
4.23702309
4 Pulg
4
0.1016
disenar el diametro
datos topograficos
Qmd=
calculos
disenio c1 -captacion

40 lts/seg

punto1
cota punt 1
cota punt 2
presion requerida
Qmd
Longitud=

20
157 msnm
142 msnm
10 m
40
306

ecuacion de fair whipple

hallando hf cota rio-cota captaccion/longitud
0.01633987
hallando hf^0.57
0.09584108
caudal=
40
DIAMETRO=
6.31704059
6 pulg
6
0.1524
disenar el diametro
datos topograficos
Qmd=
calculos
disenio c1 -captacion

15 lts/seg

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
cota punt 2
cota punt 5
presion requerida
Qmd
Longitud=

152 msnm
134 msnm
10 m
15
392

ecuacion de fair whipple

hallando hf cota rio-cota captaccion/longitud
0.02040816
hallando hf^0.57
0.10878981
caudal=
15
DIAMETRO=
4.19316271
4 pulg
4
0.1016
disenar el diametro
datos topograficos
Qmd=
calculos
disenio c1 -captacion
cota punt 5
cota punt 6
presion requerida
Qmd
Longitud=

10 lts/seg

144 msnm
128 msnm
10 m
10
306

ecuacion de fair whipple

hallando hf cota rio-cota captaccion/longitud
0.01960784
hallando hf^0.57
0.10633715
caudal=
10
DIAMETRO=
3.63958734
4 pulg
4
0.1016
disenar el diametro
datos topograficos
Qmd=
calculos
disenio c1 -captacion
cota punt 2
cota punt 3
presion requerida
Qmd
Longitud=

15 lts/seg

152 msnm
138 msnm
5m
15
402
ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

ecuacion de fair whipple
hallando hf cota rio-cota captaccion/longitud
0.02238806
hallando hf^0.57
0.11468573
caudal=
15
DIAMETRO=
4.1
4.0 pulg
4.0
0.1016
disenar el diametro
datos topograficos
Qmd=
calculos
disenio c1 -captacion
cota punt 3
cota punt 4
presion requerida
Qmd
Longitud=

5 lts/seg

143 msnm
136 msnm
5m
5
392

ecuacion de fair whipple

hallando hf cota rio-cota captaccion/longitud
0.00510204
hallando hf^0.57
0.04936442
caudal=
5
DIAMETRO=
3.74094482
4 pulg
4
0.1016
disenar el diametro
datos topograficos
Qmd=
calculos
disenio c1 -captacion
cota punt 5
cota punt 4
presion requerida
Qmd
Longitud=

5 lts/seg

144 msnm
136 msnm
5m
5
146

ecuacion de fair whipple
hallando hf cota rio-cota captaccion/longitud
0.02054795
hallando hf^0.57
0.10921392
caudal=
5
DIAMETRO=
2.78857059
3 pulg
3
0.0762
ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

RED DE ALCANTARILLADO
1 se determina el sentido del flujo en fucncion de la topografia del terreno
pudiendo dividirse por areas drenadas de manera que ciertas zonas
descargen hacia un colector primario
2 se hallan los caudales de aporte de cada colector (primarios y secuandarios
para determinar dichos caudales). Existen dos formas.
a.) primera forma. Hallamos la longitud unitaria total de los colectores
considerandose los primarios y secundarios.
* determinamos el caudal unitario por unidad de longitud.
qu= QD/Ltotal

QD= 0.80*Qmh
= 0.80*Qp*2

* el caudal de cada tramo.
qtramo=

qu* longitud tramo

* despues hallaremos los caudales acumulados de cada coletor
según los flujos presedentes.

CALCULO DE LA VELOCIDAD EN EL COLECTOR
aplicamos manning
Q= A*R^(2/3)*S^(1/2)/n
los sistemas de alcantarillado se proyectaran para que los colectores
funciones al 50%. Amedia seccion y como en tubo lleno, entonces
tendremos que hallar la velocidad real que transport el colector

PENDIENTE MINIMA
S= 0.0055*Q^(-.47)
CALCULOS
Qmh=
QD=

65.26 litros/seg
52.208 litros/seg
long total colector principa=
651 m
qu= 0.080196621

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
TRAMO
1..
2
3
4
5
a
b
c
d
e
f
6
7
8
9
10
g
h
i
j
k
11
12
13
14
15
l
m
n
o
16
17
18
19
20

long. Tramo q. tramo
144
11.548
164
13.152
143
11.468
199.37
15.989
204.71
16.417
72
5.774
72
5.774
72
5.774
79.46
6.372
88.27
7.079
83.54
6.700
144
11.548
164
13.152
142
11.388
199.37
15.989
204.71
16.417
166.76
13.374
92.5
7.418
95.4
7.651
95.9
7.691
101.07
8.105
162.67
13.046
28.95
2.322
113.88
9.133
199.37
15.989
204.21
16.377
75
6.015
71.6
5.742
111.82
8.968
106.69
8.556
131.89
10.577
193.28
15.500
112.86
9.051
199.37
15.989
199.02
15.961

TRAMO
21
22
23
24
p
q
r
s
t
u
v
w
x
y
z
25
26
27
28

long. Tramo q. tramo
111.16
8.91465634
202.09
16.2069351
199.02
15.9607314
193.88
15.5485208
93.7
7.51442335
50.63
4.0603549
72
5.77415668
71.39
5.72523674
72
5.77415668
104.87
8.4102196
111.63
8.95234876
110.53
8.86413247
70.96
5.6907522
40.23
3.22631005
110.5
8.86172657
70.91
5.68674237
72.19
5.78939404
110.63
8.87215214
173.59
13.9213314

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

q. acumulado

6
b
c
g
h
i
l
m
n
r
q
p
t
u
v
w
x
11
12
13
y
14
26
o
k
5
j
25
z
28

17.322
17.322
18.926
48.019
39.497
25.491
45.512
42.621
118.881
11.499
15.560
33.651
21.323
45.233
54.186
17.915
23.470
94.715
142.549
205.867
251.715
291.173
14.662
23.218
31.323
54.440
77.508
156.934
197.963
243.834

s min
0.001309
0.001309
0.001255
0.000810
0.000888
0.001091
0.000831
0.000857
0.000529
0.001587
0.001376
0.000958
0.001187
0.000833
0.000766
0.001288
0.001135
0.000589
0.000486
0.000409
0.000372
0.000347
0.001415
0.001140
0.000991
0.000764
0.000647
0.000464
0.000416
0.000378

diametr m
0.044045
0.044045
0.045889
0.070627
0.064517
0.052675
0.068895
0.066833
0.107475
0.036433
0.041910
0.059905
0.048494
0.068699
0.074692
0.044737
0.050697
0.096738
0.116902
0.138595
0.152121
0.162734
0.040771
0.050445
0.057948
0.074854
0.088160
0.122225
0.136105
0.149897

diam pulg
1.73407
1.73407
1.80666
2.78060
2.54006
2.07382
2.71240
2.63121
4.23128
1.43437
1.64999
2.35846
1.90922
2.70470
2.94063
1.76130
1.99595
3.80860
4.60245
5.45651
5.98903
6.40686
1.60517
1.98601
2.28144
2.94701
3.47087
4.81201
5.35847
5.90144

diametro
2
2
2
3
3
3
3
3
5
2
2
3
2
3
3
2
2
4
5
6
6
7
2
2
3
3
4
5
6
6

ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO

pulg
pulg
pulg
pulg
pulg
pulg
pulg
pulg
pulg
pulg
pulg
pulg
pulg
pulg
pulg
pulg
pulg
pulg
pulg
pulg
pulg
pulg
pulg
pulg
pulg
pulg
pulg
pulg
pulg
pulg
DISEÑO DE TANQUE IMHOFF
DIMENSIONAMIENTO DE SISTEMAS DE
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
MEDIANTE TANQUES IMHOFF

Del Proyecista (Sedimentador)
L = 9.25
B = 2.00

L/B = 4.63

DISEÑO TANQUE IMHOFF

L/B = 4.63

(3 a 10)

NOMBRE DEL PROYECTO:
“ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE Y
ALCANTARILLADO EN EL C.P. SAN
VICENTE, DISTRITODE JESUSCAJAMARCA-CAJAMARCA”
LOCALIDAD
C.P SAN VICENTE

Factores de capacidad relativa y tiempo de digestión
de lodos
Temperatura

Tiempo digestión

Factor capacidad

°C

(días)

relativa

5
10
15
20
> 25

110
76
55
40
30

2
1.4
1
0.7
0.5

COMO HAY 3 RESERVORIOS ENTONCES ELEGIMOS 3 TANQUES IMOF
POBLACION ACTUAL
DIVIDIMOS LA POBLACION EN 3 PARTES
Qmedio:
qmedio en m^3/dia:
A

1.2.3.4.5.7.8.9.10.11.12.-

PARAMETROS DE DISEÑO

Población actual
Tasa de crecimiento (%)
Período de diseño (años)
Población fututa
Dotación de agua, l/(habxdia)
Altitud promedio, msnm
Temperatura mes más frio, en °C
Tasa de sedimentación, m3/(m2xh)
Periodo de retención, horas
Borde libre, m
Volumen de digestión, l/hab a 15°C
13.- Relación L/B (teorico)
14.- Espaciamiento libre pared digestor
al sedimentador, metros
15.- Angulo fondo sedimentador, radianes

15131.0
5044.00
11.21
968.55

HABITANTES
lps

# FAMILIAS =

1008.8

5044.00
1.4
20
6457
150
300
15
0.6
2
0.3
80
4.63

habitantes
L/(hab x día)
m.s.n.m.
°C
m3/(m2 x h)}
horas
m
L/hab a 15°C

2.25 m
55°

VALORES GUIA

(1.5 a 2.5)

>a3
1.0 mínimo
(50° - 60°)
0.9599 radianes

16.- Distancia fondo sedimentador
a altura máxima de lodos (zona neutra), m
17.- Factor de capacidad relativa
18.- Espesor muros sedimentador,m
19.- Inclimación de tolva en digestor
20.- Numero de troncos de piramide en el largo
21.- Numero de troncos de piramide en el ancho
22.- Altura del lodos en digestor, m
23.- Requerimiento lecho de secado
B

Caudal medio, l/dia
Area de sedimentación, m2
Ancho zona sedimentador (B), m
Largo zona sedimentador (L), m
Prof. zona sedimentador (H), m
Altura del fondo del sedimentador

m

968.55
67.26
3.80
17.58
1.20
0.55

m3/día
m2
m
m
m
m

2.05
516.56
8.50
452.90
53%
1.5
6.4
645.70

m
m3
m
m3

m

(15° - 30°)
radianes

m
m2/hab.

RESULTADOS

24.25.26.27.28.29.-

0.55
1.00
0.10
19°
0.3316
1
1
2.30
0.1

30.- Altura total sedimentador, m
31.- Volumen de digestión requerido, m3
32.- Ancho tanque Imhoff (Bim), m
33.- Volumen de lodos en digestor, m3
34.- Superficie libre, %
35.- Altura del fondo del digestor, m
36.- Altura total tanque imhoff, m
37.- Area de lecho de secado, m2

Vol. Dig.>=Vol.
Requerido

(min.)
m
m

FALSO
L/Bim = 2.07
Debe ser > a 1
30%
OK

Se deberá modificar las celdas: Relación L/B (teorico)(fila 13), Espaciamiento libre pared digestor
sedimentador (fila 15) y Altura de lodos en digestor(fila 22) de tal forma que Volumen de lodos
en digestor (fila 33) sea > o igual a Volumen de digestión requerido (fila 31).

17.6
Espaciamiento Libre = 2.25
Espesor de muro de sedimentador = 0.10
Ancho de sedimentador = 3.80
Espesor de muro de sedimentador = 0.10

8.5
Espaciamiento Libre = 2.25

8.50
0.1
2.25

0.1
3.80

2.25

0.3

BORDE LIBRE

1.20

SEDIMENTADOR

0.20

0.55

FONDO DE SEDIMENTADOR

6.4
0.55

55°

ZONA NEUTRA

0.2
2.30

LODOS

1.5

FONDO DE DIGESTOR

19°

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  • 1. UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA metodo aritmetico 2013 diseno para el año año 1940 poblacion(hab) 3845 89.28571 1961 poblacion 2013 5720 173.09091 1972 14387 7624 55.11111 1981 8120 1993 9678 129.83333 274.5 2007 13521 rpromedio año 1940 1961 1972 1981 1993 2007 144.36421 metodo de interes simple poblacion 3845 1875 5720 1904 7624 496 8120 1558 9678 3843 13521 r 80745 62920 68616 97440 135492 r promedio año 1940 1961 1972 1981 1993 2007 metodo geometrico variacion poblacion tiempo 3845 5720 7624 8120 9678 13521 r promedio 0.0232213 0.0302606 0.0072286 0.0159893 0.0283633 poblacion 2013 15226 0.0210126 r 21 11 9 12 14 1.019094061 1.02646527 1.007027801 1.014734592 1.024172441 1.0183 ABASTECIMIENTO poblacion 2013 15075.1
  • 2. UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA año metodo de la parabola para los ultimos 3 censos poblacion var.tiempo 1981 8120 1993 9678 2007 13521 0 12 26 por las ecuaciones C= 8120 cuadro para hallar A y B A= B= VAR TIEMPO AHORA POBLACION 5.5641 63.0641 AÑO CUADRO DE POTENCIAS 12 26 144 676 2013 32 15836 HALLANDO UNA SOLA POBLACION PARA EL AÑO EN ESTUDIO METODO ARITMETICO METODO DE INTERES SIMPLE METODO GEOMETRICO METODO DE LA PARABOLA 14387 15226 15075 15836 PROMEDIO de la poblacion actual con este dato DISEÑAMOS LA CIUDAD FICTICIA 15131 PARA EL AÑO 2033 diseno para el año año 1940 metodo aritmetico 2033 poblacion(hab) 3845 89.3 1961 5720 173.1 1972 7624 55.1 ABASTECIMIENTO poblacion 2033 17274
  • 3. UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA 1981 8120 129.8 1993 9678 2007 13521 274.5 144 2013 14387 rpromedio año 1940 1961 1972 1981 1993 2007 2013 año 1940 1961 1972 1981 1993 2007 2013 144.36421 metodo de interes simple poblacion 3845 1875 5720 1904 7624 496 8120 1558 9678 3843 13521 1704.670787 15226 metodo geometrico variacion poblacion tiempo 3845 5720 21 7624 11 8120 9 9678 12 13521 14 15075 6 r promedio 0.443642 r 80745 62920 68616 97440 135492 81126 r promedio 0.023221 0.030261 0.007229 0.015989 0.028363 0.021013 0.021013 poblacion 2033 21624 r 1.019094061 1.02646527 1.007027801 1.014734592 1.024172441 1.018298833 1.018298833 poblacion 2033 21665 metodo de la parabola para los ultimos 3 censos año poblacion var.tiempo 1993 9678 0 2007 13521 14 2013 15836 20 por las ecuaciones C= 9678 cuadro para hallar A y B A= ABASTECIMIENTO 5.56667
  • 4. UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA CUADRO DE POTENCIAS 14 20 196 400 B= AÑO VAR TIEMPO AHORA POBLACION 196.56667 2033 40 26447 HALLANDO UNA SOLA POBLACION PARA EL AÑO EN ESTUDIO METODO ARITMETICO METODO DE INTERES SIMPLE METODO GEOMETRICO METODO DE LA PARABOLA 17274 21624 21665 26447 PROMEDIO 21753 Pob. De diseño PARA HALLAR LOS CAUDALES CLIMA TEMPLADO NO EXISTEN ESTUDIOS dato por NORMA 150 LPS VARIACIONES DE CONSUMO Qp= Qmaxd= qmaxh= 37.7653763 lps 50.9832580 67.9776774 por perdidas de capatacion 1.1*Qmd= k1= k2= lps 56.08158 lps 1.35 1.8 capatacion en rio consumo domestico uso de recibo de agua PERIODO RECIBO FECHA SETIEMBRE 20/08/2005 20/09/2005 LECTURAS (m³) 397 422 NÚMERO DE CONSUMO CONSUM CONSUMO DIAS (m³) O Lt/dia Lt/pers/Dia 31 25 806.45 100.81 ABASTECIMIENTO
  • 5. UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA OCTUBRE 20/09/2005 21/10/2005 21/10/2005 21/11/2005 21/11/2005 20/12/2005 20/12/2006 20/01/2007 422 444 444 474 474 507 507 535 DICIEMBRE ENERO consumo domestico= 709.68 88.71 31 30 967.74 120.97 29 33 1137.93 142.24 31 CONSUMO DOMESTICO 22 28 903.23 112.90 TOTAL = NOVIEMBRE 31 565.63 565.63 5 113 * EL CAUDAL DOMESTICO SE OBTENDRA DE LA SIGUIENTE MANERA: QDOMESTICO = CONSUMO DOMESTICO x POBLACION DE DISEÑO Q domestico 2460807 lts/dia b)CONSUMO DE AGUA DE LOS USOS COMPLEMENTARIOS:Qc - La dotación diaria minima de agua para uso comercial, Educación, Recreación, salud, riego de jardines u otros fines, seran tomados del Reglamento Nacional de Construcciones.(RNC) * EDUCACIÓN: La dotacion de agua para locales educativos y residencias estudiantiles, es de 50 litros por persona para alumnado y personal no residente , y de 200 litros por persona para alumnado y personal residente. En el presente trabajo tomaremos de 50 litros por persona. LOCALES 500 800 1200 900 DOTACION CONSUMO Lt/alum/dia 50 50 50 50 Lt/dia 25000 40000 60000 45000 TOTAL EDUCATIVOS CENTRO INICIAL ESCUELA COLEGIO 1 COLEGIO 2 ALUMNOS 170000 * MERCADO: La dotacion de agua para el mercado es de 15 litros por m² por dia del área útil del local, se ha considerado un 80% de área util. ESTABLECIMIEN TO MERCADO AREA (m²) 5120 DOTACION CONSUMO Lt/m²/dia 15 Lt/dia 76800 ABASTECIMIENTO
  • 6. UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA * RECREACION: Dentro de la recreación consideraremos a los Parques y a los escenarios deportivos. 1.-ESCENARIOS DEPORTIVOS: La dotacion de agua para escenarios deportivos es de 1litro por espectador por día. ESCENARIO 7000 1000 DOTACION CONSUMO Lt/espe/dia 1 1 Lt/dia 7000 1000 TOTAL DEPORTIVO ESTADIO COLISEO ESPECTADORES 8000 2.-PARQUES: La dotacion de agua para áreas verdes será de 2 litros por día por m². No se requiere incluir áreas pavimentadas u otras no sembradas para los fines de esta dotación, se considerara un 80% de area útil. | AREA (m²) PARQUE 1 PARQUE 2 PLAZA DE ARMAS 6720 2640 3496 DOTACION CONSUMO Lt/m²/dia 2 2 2 Lt/dia 13440 5280 6992 TOTAL NOMBRE 25712 * SALUD: La dotación de agua para locales hospitalarios como: Hospitales, Clinicas de Hospitalización, Clínicas dentales y similares,para Hospitales y Clinicas es de 600 litros por dia por cama y de 500 litros día para consultorios médicos. DOTACION UNIDAD 600 Lt/cama/día 500 Lt/consultorio/día camas consultorios NUMERO CONSUM DE O Lt/dia UNIDADES 200 120000 12 6000 TOTAL 126000 * MUNICIPALIDAD: La dotación de agua que tomaremos es de 6 litros por m² de área útil para nuestro caso tomaremos un 80% de área útil. AREA (m²) MUNICIPILIDAD 3360 DOTACION CONSUMO Lt/m²/dia 6 Lt/dia 20160 * CEMENTERIO: La dotación de agua para el cementerio se toma 1litros por m² por día por área verde, para este caso se toma el 60% del área total como áreas verdes. ABASTECIMIENTO
  • 7. UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA DOTACION Lt/m²/dia 1 AREA (m²) 12240 CONSUMO Lt/dia 12240 * IGLESIA: La dotación de agua para la Iglesia es de 1litros por m² por día de área útil. Para nuestro caso tomaremos un 80% del área total. DOTACION Lt/m²/dia 1 AREA (m²) 3360 CONSUMO Lt/dia 3360 * POLICIA: La dotación de agua es de 50 litros por policia por día DOTACION Lt/polic/dia 50 UNIDAD (Policia) 200 CONSUMO Lt/dia 10000 * BANCO: La dotación de agua en las oficinas de los bancos es de 6 litros por m2 por dia, en donde se considera un 15 % de área total, ya queel resto es área publica, el cual no se considera dotación. AREA (m²) BANCO 53.85 DOTACION CONSUMO Lt/m²/dia 6 Lt/dia 323 Por lo tanto: * TOTAL DE CONSUMO DE USOS COMPLEMENTARIOS: Qc CONSUMO DE USOS COMPLEMENTARIOS = 170000+76800+8000+23400+126000+20160+12240+3360+10000+323 CONSUMO DE USOS COMPLEMENTARIOS = 452595 Qc = 452595 Lt/dia * Otros Usos estan conformado por:Pérdidas directas y desperdicios en un 5-10% del Total, asumiremos un porcentaje de: 7% DOTACION CONSUMO Lt/dia DOMESTICO 2460807 452595 7% Total OTROS USOS ABASTECIMIENTO
  • 8. UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA Encontrando el valor del Total T T = 3132690.4 Lt/dia Entonces: DOTACION CONSUMO Lt/dia DOMESTICO 2460807.04 452595.00 219288.33 OTROS USOS CONSUMO Lt/dia 2460807.04 671883.33 Encontrando los porcentajes de incidencia del Consumo Domestico y Otros Usos: 3132690.37 2460807.04 100% X 3132690.37 671883.33 X = 78.55% 100% X X = 21.45% * INCIDENCIA DE LOS CONSUMOS: CONSUMO Lt/dia ≥ 70 % 21.45% ≤ 30 % 2460807.04 78.55% 671883.33 OK OK 100% CALCULO DEL CAUDAL TOTAL: Qt Qt = Q domestico + Q c + Q desperdicios(7% del total) Qt = 2118174.42 + 449960.00 + 193300.44 Qt = 3132690.37 Lt/dia DONDE: Qm = Qt LUEGO: Qm = 3132690.37 Lt/dia Qm = 36.26 Lt/seg DOTACIÓN PERCÁPITA: DPC DPC= DPC= Dotación Percápita  Qt Pobl Total ConsumoToal Población Diseño 3132690.37 Lt/dia 21753hab 144.01 Lt/hab/día ABASTECIMIENTO
  • 9. UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA VARIACIONES DE CONSUMO: En todo sistema de abastecimiento de agua,la cantidad varia continuamente la cual esta en funcion del tiempo, por diversos aspectos como por ejemplo: Climáticos, domesticos, costumbres, nivel socioeconómico, etc *VARIACIONES DIARIAS (K1): Para una ciudad que cuenta con servicios básicos como: Recreación, Educación, Salud, etc. Además de tener actividades comerciales, según el RNC el coeficiente K1 varia entre: K1 = (1.2 - 1.5) * Para este trabajo asumiremos el valor promedio es decir: K1 = 1.35 *VARIACIONES HORARIAS (K2): Según el R.N.C.establece que: *Población ≤ 10000 hab. K 2 = 2.50 *Población > 10000 hab. K 2 = 1.80 Poblacion de diseño K2 = 1.80 = 0hab *COEFICIENTE DE REAJUSTE (K3): Para viviendas Multifamiliares (DN>300Hab/Ha) K3 K3 0 0Hab/Ha = K2 = 1.80 Densidad Multifamiliar CAUDALES DE DISEÑO: Qm = Qmax diario = Qmax diario = Qmax diario = Qmax horario = Qmax horario = Qmax horario = *) Con el Qm = 36.258 36.26 Lt/seg Qm * K1 31.96 x 1,35 48.95 Lt/seg Qm * K2 26,83 x 1,80 65.26 Lt/seg se diseñara el volumen de almacenamiento *)Con el Qmaxdiario = 48.9483 lts/seg se diseñara las sgtes estructuras: Captación ABASTECIMIENTO del sistema de agua potable
  • 10. UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA Planta de tratamiento de agua potable Línea de conducción *)Con el Qmaxhorario = 65.2644 lts/seg se diseñara las sgtes estructuras: Línea de aducción Línea de distribución Alcantarillado Planta de tratamiento de aguas residuales RESULTADOS: Qm = Qmaxd = Qmaxh = Periodo de diseño = Poblacion actual = Poblacion total = Densidad Neta = Area expan. urb. = 36.26 Lt/seg 48.95 Lt/seg 65.26 Lt/seg 20 Años 15131 Hab 21753 Hab 485 Hab/Ha 13.65Has El caudal para 1000 personas: (Q/1000) Se trabaja con el Qmaxdiario Qmax diario = #Personas= Pobl total= Q / 1000  Q/1000= 48.95 Lt/seg 1000 21753 Hab Q max d * 1000 Pobl..Total 2.25 Lt/seg OK Rango de valores: debe de estar entre (1.5 - 2.0) ABASTECIMIENTO
  • 11. UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA ABASTECIMIENTO
  • 12. UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA ABASTECIMIENTO
  • 13. UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA ABASTECIMIENTO
  • 14. UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA ABASTECIMIENTO
  • 15. UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA ABASTECIMIENTO
  • 16. UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA ABASTECIMIENTO
  • 17. UNIVERSIDAD NACINAL DE CAJAMARCA 0+10000+323 ABASTECIMIENTO
  • 18. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA 0 DETERMINACION DE PERIODO DE DISEÑO Año Población Dif.años 1940 1961 1972 1981 1993 3845 5720 7624 8120 9678 21 11 9 12 ⬚ ⬚ ⬚ 53 Interes compuesto: Para: K T T T T = = = = 21 11 9 12 K K K K 1 2 3 4 = = = = 1.019 1.026 1.007 1.015 = = = = 0.019 0.026 0.007 0.015 = 0.01759 = 1.759 *) hallando el k promedio K prom. = 0.932159 / T. C. I. C PERIODO DE DISEÑO (%) <1 1-2 >2 53 (AÑOS) 25-30 20-25 10-20 NOTA : Se tomara en cuenta el mayor valor para entrar en la tabla : Con el valor: 1.759 PERIODO DE DISEÑO = ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO 20 AÑOS DICIENBRE 2013
  • 19. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA DISEÑO DE LA CIUDAD FICTICIA Area total : 30 300000 Ha. m2. Manzanas : Lado " A "(m.) Area Neta: *) Area (m2) Porcent. A.manzana # de lotes # entero lotes 120 80 Pob.actual : Pob. diseño : Pob. futura : Lado " B "(m.) 120 80 14400 6400 0.5 0.5 150000 150000 10.417 23.438 11 24 15131 21753 6622 hab. hab. hab. 312000 m2 Densidad Neta : Dn = 484.97 Hab./Ha. Dn = 485 Hab./Ha. La densidad indica que se trata de Manzanas Multifamiliares Cálculo del Área de Expansión Asumimos densidad futura = 446 Hab/Ha, aproximadamente igual a la Densidad Neta Luego: *) Expanción urbana : Df = 485 (21752.8567555165-15130.9121768621) 6622hab 446 = Area exp. Area exp. Area exp. Area exp. = = 13.65 136534.94 Ha m2. Lado " A "(m.) Lado " B "(m.) Area (m2) Porcent. A.manzana # de lotes # entero lotes 120 80 120 80 14400 6400 0.5 0.5 68267.470 68267.470 4.741 10.667 5 10 Nº MANZANAS AREA (Hás) A.PARC.(Hás) 5 1.44 7.20 m2 Hás 10 0.64 6.40 136000 13.60 Cuadro de Areas Futuras AREA TOTAL Reajustamos la Densidad Futura Densidad Futura = 487 hab / Há La densidad indica que se trata de Manzanas Multifamiliares EL AREA TOTAL PARA EL PERIODO DE DISEÑO SERÁ Area total = Area Actual + Area de expansión Area total = 312013.60 Hás ABASTACIMIENTO DE AGUA Y ALCANTERILLADO
  • 20. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA DISEÑO DE LA CIUDAD FICTICIA Area total minima : 30 300000 Lado " A "(m.) ado " B "(m.) L 120 80 Ha. m2. Porcent. A.manzana # de lotes 14400 6400 120 80 Area (m2) 0.5 0.5 150000 150000 11 24 CALCULO DE LA DENSIDAD POBLACIONAL Pob.actual : 15131 hab. Pob. diseño : 21753 hab. Pob. futura : 6622 hab. AREA NETA LADO 1 LADO 2 120 80 120 80 # MANZANAS AREA(m2) AREA(Ha) 11 24 158400 153600 15.84 15.36 TOTAL 312000 31.20 AREA COMPLEMENTARIA LUGAR CANTIDAD LADO1 LADO2 AREA(m2) AREA(Ha) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 120 110 80 50 55 120 60 80 120 60 60 55 70 55 120 60 120 170 110 120 120 185 80 80 170 70 70 120 120 60 120 60 14400 18700 8800 6000 6600 22200 4800 6400 20400 4200 4200 6600 8400 3300 14400 3600 1.44 1.87 0.88 0.60 0.66 2.22 0.48 0.64 2.04 0.42 0.42 0.66 0.84 0.33 1.44 0.36 TOTAL 153000 15.30 Plaza de armas Colegio 1 Colegio 2 Escuela Centro inicial Estadio Coliseo Mercado Cementerio Iglesia Municipalidad Policia Parque 1 Parque 2 Hospital Banco Luego: Pobl actual Area neta Densidad neta = 15131 31.20 Densidad neta= 484.97 Densidad neta= 485Hab/Ha zona de Densidad Multifamiliar Según la DA se tiene una zona de Densidad Multifamiliar ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO
  • 21. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA CÁLCULO DEL ÁREA DE EXPANSIÓN: Para encontrar el área futura haremos la siguiente suposición: DA=DF,por lo que nos hemos asumido que en el futuro (periodo de diseño de 20años), la densidad poblacional sigue siendo Multifamiliar,por motivo de emigración como tambien por fallecimiento. Densidad Neta Actual = Densidad Futura = 485Hab/Ha Luego: (21752.8567555165-15130.9121768621) 6622hab 446 = Area futura Area futura Area fut. = 13.65Has La cual lo distribuimos de la sgte manera 50% 50% 120*120 = 80*80 = Area exp. Area exp. Lado " A "(m.)Lado " B "(m.) 120 80 120 80 5 manzanas 10 manzanas 4.57 10.29 = = 13.65 136534.94 Ha m2. Area (m2) Porcent. A.manzana # de lotes 14400 6400 0.5 0.5 68267.470 68267.470 5 11 Cuadro de Areas Futuras de expansión: Nº MANZANAS AREA (Hás) A.PARC.(Hás) 5 1.44 7.20 11 0.64 6.83 AREA TOTAL m2 Hás 140267 14.03 EL AREA TOTAL PARA EL PERIODO DE DISEÑO SERÁ Area total = Area Actual + Area de expansión Area total = 45.23 Hás ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO
  • 22. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA DISEÑO DE CAPTACIONES Qmax d = 48.95 Lts/seg Nota: En esta ocasión vamos a asumir que existe suficiente cantidad de manantiales laterales y de fondo como para cubrir la demanda de agua requerida (Qmax d), y tambien se realizara el diseño de un manantial lateral y un manantial de fondo solamente; pero tenemos que tener en cuenta que en la realidad se tiene que realizar el diseño de cada manantial de forma diferente. Caudales de diseño: Manantial Lateral: Qmax ≤ 1 lts/seg Manantial de Fondo: Qmax ≤ 5 lts/seg Asumimos el caudal de diseño de cada uno de los manatiales: Manantial Lateral: Q = 0.73 Manantial de Fondo: Q = 3.85 Lts/seg Lts/seg Consideramos el Caudal maximo de aforo como el 10% mas. Manantial Lateral: Qmax aforo = 0.803 Lts/seg Manantial de Fondo: Qmaxaforo= 4.235 Lts/seg Nota: para el diseño se considera el 90% del caudal maximo aforado. Calculo de manatiales necerarios para satisfacer la demanda (Qmax d): Manantial Lateral De Fondo Q (lts/seg) Número Qtotal (lts/seg) 0.73 3.85 10 11 21 7.3 42.35 49.65 Total : dato aproximado al Qmax d I .- CAPTACION DE MANANTIAL LATERAL 1.1. Caudal de Diseño: Q= 0.73 Lts/seg 1.2. Diseño del Material Filtrante: Teniendo en cuenta la condicion de BERTRAM: 𝑑15 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜 𝑑85 𝑠𝑢𝑒𝑙𝑜 <4 ó 𝑑15 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜 𝑑15 𝑓𝑖𝑙𝑡𝑟𝑜 >5 Donde: d15Filtro = Diametro de la abertura del tamiz que pasa el 15% d85Filtro = Diametro de la abertura del tamiz que pasa el 15% ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTERILLADO
  • 23. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Suponemos que los datos encontrados en el analisis granulométrico son: d15 = 0.002 mm d85 = 0.350 mm Cálculo de los diámetros de los estratos del filtro: Filtro I: d15Filtro I = d85 Suelo * 3.5 d15Filtro I = 1.225 Por lo tanto se utilizara material de Filtro I, arena gruesa de (1-2 mm) mm Filtro II: d15Filtro II = d15Filtro I * 6 d15Filtro II = 7.35 mm Por lo tanto se utilizara material de Filtro II,grava media de (5-30 mm) Filtro III: d15Filtro III = d15Filtro II * 6 d15Filtro III = 44.1 mm Por lo tanto se utilizara material de Filtro III,grava gruesa de (30-70 mm) Según la Ley de Darcy las características del filtro de agua a través de filtros formados por materiales granulares tenemos: Q = K*A*I Donde: Q: K: A: I: h1 y h2 : L: Caudal de afloramiento del manantial Coeficiente de permeabilidad (m/seg) Área de la sección transeversal del filtro Gradiente hidráulico Pérdidas de energía sufrida por el flujo en el desplazamiento L Longitud total del filtro ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTERILLADO
  • 24. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA 1.3. Coeficiente de Permeabilidad (K) para cada estrato Asumimos los valores de K para cada estrato: Arena Gruesa: K1 = Grava Media: K2 = Grava Gruesa: K3 = 0.5 10 100 cm/seg cm/seg cm/seg Por razones prácticas de construcción consideremos los siguientes espesores para cada estrato: b1 = b2 = b3 = La Lonitud Total del Estrato es: L = b1 + b2 + b3 L= 1.00 0.30 0.30 0.40 m m m m Asi mismo consideramos el gradiente hidraulico igual a la pendiente del terreno, sabiendo que es igual a: i% = 15% Como la direccion del flujo es perpendicular a los estratos, utilizamos la siguiente fórmula y hallamos: Permeabilidad Promedio Total: b 1 1   c Kv L Kc Donde: Kv : Kc: bc: L : 1 / Kv = Kv = Kv = seg/cm Permeabilidad total y perpendicular al estrato. Permeabilidad de cada estrato. Ancho de cada estrato. Longitud total de los estratos. 0.634 1.577 0.0158 seg / cm cm / seg m / seg Asumimos los siguientes elementos del filtro: Profundidad del Filtro: 0.75 m ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTERILLADO
  • 25. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA 2.30 Arena Gruesa 0.30 1.85 Grava Media 0.30 1.40 Grava Gruesa 0.40 0.80 Arena Gruesa: K1 = Grava Media: K2 = Grava Gruesa: K3 = 0.5 10 100 cm/seg cm/seg cm/seg 1.7. Cálculo de la carga sobre el orificio de ingreso: Es recomendable que: H = h 1 + hf Pero: ≤ 40 cm V 2 h1  1 . 49 2g Donde: H = Carga sobre el orificio h1 = Carga para producir la velocidad de pasaje hf = Pèrdida de carga disponible V = Velocidad de pasaje en los orificios , se recomienda (0.50 - 0.60) m/seg . como máximo. g = gravedad (9.81 m/seg2) Asumimos : 0.55 m/seg V= h1 = 0.023 m ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTERILLADO
  • 26. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Se recomienda que: hf = hf = 30% 0.30 del espesor del filtro (L) m 0.323 m Entonces: H= 0.4 m < 1.8. Cálculo del área y número de orificios: Para el càlculo usaremos la fòrmula de orificios para paredes delgadas: Qmax aforado = Cd *A*V Donde: Qmax aforado = Caudal máximo aforado Cd = Coeficiente de Descarga (entre 0.6 - 0.82) V = Velocidad de Pasaje (entre 0.50 - 0.60 m/seg) A = Area de orificio (m²) m3/seg Asumido Asumido Qmax aforado = Cd = V= 0.803 0.65 0.55 A= 2.24615 2 m Considerando orificios de diámetro de 1'', es decir, diámetro menor al diámetro del material del Filtro III. d15Filtro III = Luego: a 4.41  4 > 1 pulg = cm   menor  2.54 cm 2 Area de un orificio: a= 2 0.00050671 m 1.9. Cálculo del número de orificios: Se recomienda usar diametros menores o iguales a 2", si se obtuvieran diamtroa mayores sera necesario aumentar el numero de orificios: n  A a Donde: n= A= a= n= n= número de orificios área del orificio área calculada de un orificio 4432.84 5 orificios de Φ 1'' ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTERILLADO
  • 27. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA 1.10. Cálculo del Volumen Almacenado (Va) Va  Q x Tr Donde: Va = Volumen almacenado (m3) Q = Caudal del manantial lateral ( m3 /seg) Tr = Tiempo de Retención (3 - 5 min) Tr = Tr = 3 180 Q= 0.00073 Va = 0.1314 Va = 131.4 min (asumido) seg 3 m /seg m3 Lts Ahora asumimos las siguientes medidas para la caja de captacion: H= a= b= 0.40 0.60 0.80 m m m Hallamos el volumen total: Vt = H*b*a Vt = 3 0.192 Como: Vt 0.192 m > Va > 0.131 3 m 1.11. Cálculo del diámetro de salida de la tubería de conducción a la camara de reunión (D): Lo trataremos como orificio y será calculado con la siguiente formula: Q  C d x A cnd x 2gH Donde: Q = Caudal del manantial lateral ( m3 /seg) Cd = Coeficiente de Descarga (entre 0.6 - 0.82) Acnd =Área del conducto ( m2 ) m/seg2 g = gravedad = 9.81 H = Carga sobre la tuberia Pero: H  H= Va a  b 0.27 m ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTERILLADO
  • 28. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Q= Cd = Acnd = A cnd   4 D2  D  0.00073 0.65 3 m /seg Asumido 2 0.0004846 m 4  A cnd D= D= D=  0.02483971 m 0.97794135 pulg 1 pulg 1.12. Cálculo de la tubería de desagüe o limpieza: Redondeando Esta tubería debe evacuar un caudal igual al máximo aforado del manantial; más el volumen almacenado en la cámara húmeda en un tiempo determinado. Qs  Donde: Qs = Va = t = Qaforado= Va + Q aforado t Caudal de salida ( m3/seg ) Volumen almacenado ( m3 ) tiempo de salida ( seg ) Caudal aforado ( m3/seg ) Va = t= 0.1314 120 m3 seg (asumido) Qaforado = 0.00073 m /seg Qs = 0.001825 m /seg 3 3 Para calcular el diámetro de la tubería de desagüe lo analizaremos como orificio de pared gruesa (boquilla) donde el caudal viene expresado por: QS  C x A x 2gh Donde: C : Coeficiente de gasto g : gravedad 9.81 m/seg2 H : Carga sobre la tubería 0.82 0.27 C= H= Entonces : A = A 0.00096 m2  2 4 A D  D 4  D= D= 0.0350 1.4'' m = 1 1/2" ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTERILLADO
  • 29. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA 1.13. Diseño de la tubería de Rebose: Caudal a evacuar (QE): Q E  Q Aforado - Q 0.000803 0.000730 QE = m3/seg m3/seg 0.000073 Q aforado = Q = m3/seg Nota: Esta tubería además de servir de rebose, también cumple cierta función ante posibles obstrucciones o cierre de válvulas, además se comporta como un vertedero de sección circular y pared ancha que debe evacuar el total captado: Q aforado = 0.803 L/seg Asumimos: V= 2.00 m/seg Usando la ecuación de compatibilidad. QVA  V D= D= D=  2 D 4 0.0226 0.89'' 1'' D  4Q V m II.- CAPTACION DE MANANTIAL DE FONDO Algunos de los datos que se dan a continuacion son asumidos, ya que estos deben ser tomados en campo: Caudal de diseño : Caudal màximo aforado : Presiòn de salida de agua : Qd = Qmax aforado= Psal = 0.00385 0.00424 0.35 DISEÑO DE LA CAJA DE CAPTACIÒN Estará formada por dos cámaras, una húmeda o colectora y la cámara seca o de válvulas. Las que se encuentran separadas por un pequeño muro de 0.15 cm de espesor. Toda la estructura será de concreto simple, excepto la zona del techo que será de concreto armado previsto de un buzón de 0.60 x 0.60 m para efectos de inspección. ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTERILLADO m3/seg m3/seg m.c.a. (Asumido)
  • 30. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA 2.1. Diseño de Càmara Hùmeda Està conformada de 2 cámaras con la finalidad de obtener una mejor calidad de agua, la primera camara estará ubicada justo en el lugar donde emerge el flujo y la segunda es la almacenadora de agua para conducirla directamente a la cámara o planta de tratamiento a travès de la tuberìa de conducción. Para ambas cámaras se considera el mismo volumen de almacenamiento, mas no las mismas dimensiones. Entre las dos cámaras existe un muro de 0.10m en el que se ubicará el vertedero rectangular. A. Càlculo del Volumen Almacenado Va  Qd  Tret Donde : 3 V A : Volumen almacenado (m ) 3 Q d : Caudal de diseño ( m /seg) T r : Tiempo de retención (seg) Considerando: Tr = VA = 3.00 0.693 minutos = m3 180.00 seg Para garantizar la continuidad de emergencia del flujo, debe cumplirse que: h1( h2o ) A  h p ( h2o ) E Donde: : Altura del nivel del agua almacenada hp(H2O)E : Altura de presión de salida del agua hp(H2O)E = 0.35 m.c.a. h1(H2O)A (asumido) B. Dimensiones de la Primera Cámara: Para garantizar la continuidad del flujo debe cumplirse que la altura del nivel del agua almacenada debe ser menor que la altura de presión de salida del agua (0.35 mca). Por lo que las dimensiones de la caja de captación, serán: h1 = a= b= 0.30 1.50 1.60 m (Volumen de agua almacenada) m m Condiciòn: Presión agua que emerge > Presión del agua almacenada 0.35 > 0.3 Presión agua que emerge = 0.35 mca. ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTERILLADO = 350 Kg/m2
  • 31. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Presión del agua almacenada = Peso del agua almacenada = Peso del agua almacenada = Área del agua almacenada = . Luego: Presión del agua almacenada = 288.75 Kg/m2 Peso del agua almacenada Área de agua almacenada δagua * VA 693.00 axb= Kg < 350 Kg/m2 2.40 m2 Si Cumple Entonces las dimensiones finales de la Caja de Captación, considerando un borde libre para efectos de ventilacion y construcción, seran: Borde libre = 0.50 m H= a= b= 0.80 1.50 1.60 m m m 0.693 m3 0.50 1.00 1.40 m (Altura del volumen de agua almacenada) m m Luego: C. Dimensiones de la Segunda Cámara: VA = Como: (Volumen almacenado) Asumimos las siguientes condiciones: h1 = a= b= Para efectos de ventilación y construcción damos una altura adicional: h2 = 0.05 m (Altura desde la parte superior del nivel del agua almacenada al tirante sobre la cresta) h3 = 0.50 m (Para efectos de ventilaciòn y construcción) Entonces las dimensiones finales serán: H= a= b= 1.05 1.00 1.40 m m m 0.50 m 2.2. Diseño de Càmara Seca Asumimos las siguientes dimensiones: h= ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTERILLADO
  • 32. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA 0.30 0.50 a= b= m m DISEÑO DE LA TUBERIA DE CONDUCCIÓN; Se lo trabajarà como orificio y se calculará con la siguiente expresión: Q d  C d x A cnd x 2gH Donde: Qd = Cd = Coeficiente de Descarga ( 0.60 - 0.82) A Área del conducto ( m 2 ) = cnd g H Caudal de diseño : = = gravedad Carga sobre la tubería Qd = Cd = g = H= 0.00385 0.75 9.81 0.40 m3/seg Asumido m/seg2 m A cnd = 0.001832 m2 D = D = D = 0.0483 1.90 '' 2" m DISEÑO DE LA TUBERIA DE LIMPIEZA: Esta tubería debe evacuar un caudal igual al máximo aforado del manantial más el volumen aforado en la segunda cámara húmeda en un tiempo determinado, entonces: Qs = Va t + Q aforo Donde : Q s 3 : Caudal de salida ( m /seg ) 3 Va : Volumen almacenado ( m ) t : tiempo de salida ( seg ) 3 Q af : Caudal aforado ( m /seg ) Va = t= t= Qmax af = 0.693 2 120 0.00424 Qs = 0.01 m3 min seg m3/seg m3/seg ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTERILLADO
  • 33. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Para el calculo de la tuberia de desague lo realizamos como orificio de pared gruesa (boquilla) Q s  C d x A cnd x 2gH Donde: Qs = Cd = Coeficiente de Descarga ( 0.60 - 0.82) A = cnd g H = = Caudal de evacuación Área del conducto ( m 2 ) gravedad Carga sobre la tubería Qd = Cd = g = H= A = 0.0039 D = D = D = m3/seg Asumido m/seg2 m m2 0.01 0.82 9.81 0.50 0.0704 2.77 '' 3" Entonces: m DISEÑO DE LA TUBERIA DE REBOSE El caudal a evacuar es : Q e  Q Aforado - Q d Qe = Caudal a evacuar Qaforado = Caudal aforado Qd = Caudal de diseño Qaforado = Qd = Qe = 0.00424 0.00385 0.00039 m3/seg m3/seg m3/seg Nota : esta tuberia se comporta como un vertedero de seccion circular y pared ancha, y tambien sirve de ayuda ante posibles obstrucciones o cierre de valvulas. Teniendo en cuenta la ecuacion de continuidad tenemos: Q=VxA= V x л D2 4 Entonces: Qaforado = 0.00424 m3/seg (El caudal a evacuar es el total captado) ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTERILLADO
  • 34. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA V= 2 D= D= m/seg (Asumido) 0.05192384 m 2.0 pulg III.- DISEÑO DE LA CAMARA DE REUNIÓN: Esta estructura sirve para reunir el agua captada de los manantiales laterales y de fondo CAUDAL DE DISEÑO (Qmax d) Manantial Q (lts/seg) Número Qtotal (lts/seg) 0.73 3.85 Total : 10 11 21 7.3 42.35 49.65 Qmax d = 49.65 Qmax d = Lateral De Fondo 0.04965 lts/seg 3 m /seg CALCULO DEL VOLUMEN DE ALMACEAMIENTO Va  Q máx d x Tr Donde: Va = Volumen de almacenamiento (m3) Qmax d =Caudal máximo diario ( m3 /seg) Tr = Tiempo de retención (seg) Asumimos: Tr = Tr = 3 180 min seg Va = 8.94 m 3 Asumimos las siguientes medidas para el almacemaniento: H= a= 2.00 2.00 m m b= 2.00 m V= 8 m3 Considerando el Borde Libre para efectos de ventilacion y construccion, tenemos: B.L. = 0.50 m H= a= b= Vt = 10 m3 > 2.50 2.00 2.00 Va = m m m 8.94 m3 ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTERILLADO
  • 35. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA CALCULO DEL DIAMETRO DE SALIDA DE LA TUBERIA DE CONDUCCION Será tratada como orificio y se calculará con: Qmáxd  Cd x Acnd x 2gH Donde: Q max d =Caudal máximo diario : Cd = Coeficiente de Descarga ( 0.60 - 0.82) Acond = Área del conducto ( m2 ) g = gravedad H = Carga sobre la tubería Qmax d = Cd = g= H= 0.04965 0.75 Acond = 0.010843 𝐴= 𝜋 9.81 1.90 m3/seg Asumido m/seg2 m m2 𝐷2 4 Luego : D = D = D 0.1175 4.6 '' = 6 '' m (Diàmetro comercial) Debido a que estamos utilizando un diametro comercial mayor, tenemos que realizar la verificación de la velocidad. 𝐐= 𝐕∗ 𝐀 → V= 𝐐 𝐀 → 𝐕= 𝟒∗𝐐 П∗𝐃 𝟐 V= 2.72 m/seg 2.72 ≤ 3.00 m/seg Entonces: 0.60 ≤ Si Cumple DISEÑO DE LA TUBERIA DE LIMPIEZA: Esta tubería debe evacuar un caudal igual al máximo aforado del manantial más el volumen aforado aforado en la segunda cámara húmeda en un tiempo determinado, entonces: Qs = Va t x 1.5 Donde : ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTERILLADO
  • 36. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA Qs = Caudal de salida ( m 3 /seg ) Va = Volumen almacenado ( m 3 ) t = tiempo de salida ( seg ) Va = t= t= Qs = m3 min seg m3/seg 8.937 3 180 0.07 Para el calculo de la tuberia de desague lo realizamos como orificio de pared gruesa (boquilla) Q s  C d x A cnd x 2gH Donde: Qs = Cd = Coeficiente de Descarga ( 0.60 - 0.82) A = cnd g H = = Caudal de evacuación Área del conducto ( m 2 ) gravedad Carga sobre la tubería Qd = Cd = g = H= 0.07 0.82 9.81 2.00 A = 0.0145 D = D = D = 0.1359 5.35 '' 6" m3/seg Asumido m/seg2 m m2 Entonces: m (Diámetro comercial) NOTA: En las tuberias de ventilacion tanto de la captacion de manantial lateral, manatial de fondo y en la cámara de reunion ; se hara uso de tuberias de PVC de 2" de diámetro, sobresaliendo 50 cm y en cuyo extremo se colocara un sombrero de ventilacion. ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTERILLADO
  • 37. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA diseño de la linea de conducción 1. Consideraciones de diseño: Caudal Máximo Diario: Material de la Tubería: Presión en la Tubería: Presión Máxima: Presión Mínima: Velocidad Mínima: Velocidad Máxima: Longitud de Tuberia MINIMA: 48.95 PVC 50 50 1.0 0.6 5.0 127.00 L/s Clase 5 m.c.a. m.c.a. m.c.a. m/s m/s m C = 140 2. Cálculo del diámetro máximo y mínimo: Qdiseño= Qmáxd Qdiseño= 48.95 L/s D max  4Q  V min Dmáx = Dmáx = 0.32229 12.69 m " D min  4Q  Vmax Dmín = Dmín = 0.11164 4.40 m " Diámetros comerciales disponibles: 6", 8",10" 3. Cálculo de las velocidades y gradiente de velocidad: Ecuaciones empleadas: V Diámetro Pulg. metros 6 0.1524 8 10 0.2032 0.254 L/D ≥ 2000 L/D < 2000 Q 4Q  A  D2 Sf  Velocidad m/s Gradiente Hidráulico (m/m) 2.68 0.0411 4.11% 1.51 0.97 0.0101 0.0034 10.7 x Q 1.85 C 1.85 x D 4.87 Nota: Los diámetros con los que se trabaja son los diámetros comerciales. 1.01% 0.34% Sf (%) TUBERIA LARGA: Se obvia las pérdidas de carga locales y se toma en cuenta solamente las pérdidas de carga por fricción. TUBERIA CORTA: Hay que calcular todas las pérdidas de carga fricción) - Veremos si la tubería es larga o corta, analizando con el Dmáx L/D= 394.05 Para Dmáx Tubería Corta ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO ( locales y por
  • 38. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA DISEÑO DE RESERVORIO la siguiente tabla representa los registros horarios de agua consumida en la ciudad ficticia el dia maximo consumido del año 2013 CIUDAD ACTUAL Hora 1am 2am 3am 4am 5am 6am 7am 8am 9am 10am 11am 12am volumen de agua consumida (m3) Hora volumen de agua consumida (m3) 1pm 2pm 3pm 4pm 5pm 6pm 7pm 8pm 9pm 10pm 11pm 12pm 250.41 487.23 587.94 706.80 897.30 1021.87 1236.80 1467.54 1768.34 2013.50 2437.64 2976.55 consumo promedio durante el dia CPDa= 267.745 m3/hora = 3184.65 3725.47 4467.54 4464.12 4897.21 5000.45 5345.67 5645.19 5978.64 6123.54 6300.97 6425.89 74.3737269 lts/seg CIUDAD FUTURA poblacion futura 21753 hab dotacion promedio 150 lts/hab/dia variacion de consumo del 30% en el dia de maximo consumo consumo pomedio diario CPDf= 49.0953125 lts/seg variacion de consumo b= 0.66011634 CAPACIDAD MINIMA DEL TANQUE REGULADOR cuando la entrada de agua es constante entrada constante VCONSUMO= 147.248577 m3 VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO VCONSUM= = VC+VI+VR 147.248577 m3 VA= VINCENDI= VRESER= 3076.33144 m3 2160 m3 0.25VA ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTARILLADO
  • 39. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA volum almacen= 3076.33144 m3 nota conciderando 3 recervorios de la misma capacidad RADIO 8.08 m ALTURA 5m volumen de agua consumida (m3) Hora 01:00 250.41 02:00 487.23 03:00 587.94 04:00 706.80 05:00 897.30 06:00 1021.87 07:00 1236.80 08:00 1467.54 09:00 1768.34 10:00 2013.50 11:00 2437.64 12:00 2976.55 01:00 3184.65 02:00 3725.47 03:00 4467.54 04:00 4464.12 05:00 4897.21 06:00 5000.45 07:00 5345.67 08:00 5645.19 09:00 5978.64 10:00 6123.54 11:00 6300.97 12:00 6425.89 volumen de agua consumida x hora (m3) 250.412 236.818 100.71 118.86 190.5 124.57 214.93 230.74 300.8 245.16 424.14 538.91 208.1 540.82 742.07 -3.42 433.09 103.24 345.22 299.52 333.45 144.9 177.43 124.92 produccion promedio 267.745417 267.745417 267.745417 267.745417 267.745417 267.745417 267.745417 267.745417 267.745417 267.745417 267.745417 267.745417 267.745417 267.745417 267.745417 267.745417 267.745417 267.745417 267.745417 267.745417 267.745417 267.745417 267.745417 267.745417 ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALACANTARILLADO 1025.44381 reservorio 17.3334167 48.2608333 215.29625 364.181667 441.427083 584.6025 637.417917 674.423333 641.36875 663.954167 507.559583 236.395 296.040417 22.9658333 -451.35875 -180.193333 -345.537917 -181.0325 -258.507083 -290.281667 -355.98625 -233.140833 -142.825417 3.4106E-13
  • 40. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA disenar el diametro de la boca toma a la captacion para un caudal de disenio datos topograficos Qmd= 48.9483 lts/seg calculos disenio c1 -captacion cota captacion cota ladera presion requerida Qmd Longitud= 246 msnm 276 msnm 10 m 48.9483 127 PUNTO DE REUNION ecuacion de fair whipple hallando hf hallando hf^0.57 caudal= DIAMETRO= cota rio-cota captaccion/longitud 0.157480315 0.34867353 48.9483 4.2211763 4 4 pulg 0.1016 disenar el diametro de la captacion al reservorio para un caudal de disenio datos topograficos Qmd= 48.9483 lts/seg calculos disenio c1 -captacion cota captacion cota CRP6 presion requerida Qmd Longitud= 246 msnm 200 msnm 0m 48.9483 500 POR SER CR6 ecuacion de fair whipple hallando hf hallando hf^0.57 caudal= DIAMETRO= cota rio-cota captaccion/longitud 0.25666052 48.9483 4.72787145 5 PULG ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO 0.092 5 0.127
  • 41. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA disenio c1 -captacion cota crp6 cota reservorio presion requerida Qmd Longitud= 200 msnm 170 msnm 10 m 48.9483 248 POR SER CR6 ecuacion de fair whipple hallando hf hallando hf^0.57 caudal= DIAMETRO= cota rio-cota captaccion/longitud 0.23809465 48.9483 4.86106184 5 0.080645161 5 0.127 disenar el diametro del reservorio a mis redes para un caudal de disenio datos topograficos Qmd= 65.2644 lts/seg calculos disenio c1 -captacion cota reservorio cota punto red presion requerida Qmd Longitud= 200 msnm 137 msnm 10 m 65.2644 465 200 ecuacion de fair whipple hallando hf hallando hf^0.57 caudal= DIAMETRO= cota rio-cota captaccion/longitud 0.28999403 65.2644 5.02657182 5 ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO 0.113978495 5 0.127
  • 42. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO
  • 43. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO
  • 44. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA PRIMERA ITERACION 1.1. Cáculo de coeficientes de fricción DATOS DE IN GRESO Longitud Nota TRABAJAR VELOCIDAD CON VALOR ABSOLUTO Si el caudal es negativo entonces Hfi son negativos CIRCUITO I I I I CIRCUITO 0.000100 TUBERÍA (1-2) (2-5) (5-6) (6-1) TUBERÍA II II II II (2-3) (3-4) (4-5) (2-5) LONGIT DIAMETRO CAUDAL 306 392 306 392 LONGIT 0.1524 0.040 0.1016 0.015 0.1016 -0.010 0.1016 -0.025 DIAMETRO CAUDAL 402 392 402 392 0.1016 0.1016 0.0762 0.1016 Longitud= Viscosida= Ks f dato Ks/d asumido DATO 0.001 0.000984 0.0276814 0.000984 0.02169739 0.000984 0.02193886 0.000984 0.02192738 0.000984 Tubería (5-6) 306 0.00000114 0.000100 Número de Rreynolds CALCULADO 109,929 109,929 109,929 109,929 109,929 Longitud= Viscosida= Ks f dato Ks/d asumido DATO 0.001 0.001312 0.03094533 0.001312 0.02352184 0.001312 0.02384334 0.001312 0.02382661 0.001312 Tubería (4-5) 402 0.00000114 0.000100 Número de Rreynolds CALCULADO 73,286 73,286 73,286 73,286 73,286 asumidos 0.015 0.005 -0.005 -0.015 primera iteracion Longitud= Viscosidad= Ks f dato Ks/d asumido DATO 0.001 0.000656 0.02229509 0.000656 0.01897771 0.000656 0.01907019 0.000656 0.01906731 0.000656 Tubería (1-2) 306 0.00000114 0.000100 Número de Rreynolds CALCULADO 293,143 293,143 293,143 293,143 293,143 Denomin 6.69723287 7.25902214 7.24139914 7.24194656 7.24192955 Caudal Diámetro Velocidad denomina 6.69723287 7.25902214 7.24139914 7.24194656 7.24192955 0.040 0.1524 2.1928007 G(f) 1/f 0.02229509 0.01897771 0.01907019 0.01906731 0.0190674 Longitud= Viscosida= Ks f dato Ks/d asumido DATO 0.001 0.000984 0.02557608 0.000984 0.02109859 0.000984 0.02123914 0.000984 0.0212341 0.000984 Tubería (2-5) 392 0.00000114 0.000100 Número de Rreynolds CALCULADO 164,893 164,893 164,893 164,893 164,893 Longitud= Viscosida= Ks f dato Ks/d asumido DATO 0.001 0.000984 0.03265341 0.000984 0.02316612 0.000984 0.02371022 0.000984 0.02367135 0.000984 Tubería (3-4) 392 0.00000114 0.000100 Número de Rreynolds CALCULADO 54,964 54,964 54,964 54,964 54,964 Denomin 6.2529215 6.88451399 6.86169674 6.86251069 6.86248164 Caudal Diámetro Velocidad denomina 0.015 0.1016 1.85017559 G(f) 1/f 6.2529215 0.02557608 6.88451399 0.02109859 6.86169674 0.02123914 6.86251069 0.0212341 6.86248164 0.0212343 Denomin 6.01043579 6.78885041 6.75138642 6.75315297 6.75306959 Caudal Diámetro Velocidad denomina 6.01043579 6.78885041 6.75138642 6.75315297 6.75306959 -0.010 0.1016 1.23345039 G(f) 1/f 0.0276814 0.02169739 0.02193886 0.02192738 0.02192793 CIRCUITO II Longitud= Viscosidad= Ks f dato Ks/d asumido DATO 0.001 0.000984 0.02557608 0.000984 0.02109859 0.000984 0.02123914 0.000984 0.0212341 0.000984 Tubería (2-3) 402 0.00000114 0.000100 Número de Rreynolds CALCULADO 164,893 164,893 164,893 164,893 164,893 Denomin 6.2529215 6.88451399 6.86169674 6.86251069 6.86248164 Caudal Diámetro Velocidad denomina 6.2529215 6.88451399 6.86169674 6.86251069 6.86248164 0.015 0.1016 1.85017559 G(f) 1/f 0.02557608 0.02109859 0.02123914 0.0212341 0.02123428 Denomin 5.53395677 6.5701209 6.49429758 6.49962714 6.49925146 Caudal Diámetro Velocidad denomina 5.53395677 6.5701209 6.49429758 6.49962714 6.49925146 0.005 0.102 0.6167252 G(f) 1/f 0.03265341 0.02316612 0.02371022 0.02367135 0.02367409 ABASTECCIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO Denomin 5.68463314 6.52025221 6.47614301 6.47841621 6.47829891 Caudal Diámetro Velocidad denomina 5.68463314 6.52025221 6.47614301 6.47841621 6.47829891 -0.005 0.0762 1.09640035 G(f) 1/f 0.03094533 0.02352184 0.02384334 0.02382661 0.02382748
  • 45. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA CALCULO DE CAUDALES CIRCUITO TUBERÍA I I I I CIRCUITO II II II II LONGIT (1-2) (2-5) (5-6) (6-1) TUBERÍA (2-3) (3-4) (4-5) (2-5) DIAMETRO CAUDAL 306 392 306 392 LONGIT 402 392 500 392 VELOCIDAD f hfi 0.040 2.1928007 0.0190674 9.38268607 0.015 1.85017559 0.02123428 14.2941013 -0.010 1.23345039 0.02192793 -5.1211753 -0.025 3.11569569 0.02060984 -39.343966 sumas -20.788354 Correción ΔQ= 0.00317902 DIAMETRO CAUDAL VELOCIDAD f hfi Kmi 0.1524 0.1016 0.1016 0.1016 0.1016 0.1016 0.0762 0.1016 0.015 1.85017559 0.02123428 14.6587468 0.005 0.6167252 0.02367409 1.77072068 -0.005 1.09640035 0.02382748 -9.5792696 -0.015 1.85017559 0.02123428 -14.294101 sumas -7.4439034 Correción ΔQ= 0.00088528 HFI+km Correción 5 235.792528 0.00317902 15 955.557177 0.00317902 15 513.280676 0.00317902 15 1564.9817 0.00317902 3269.61208 Kmi HFI+km 5 15 5 15 978.122148 354.434923 1916.16025 955.557177 4204.2745 Nuevo Caudal -0.0008853 Correción 0.00088528 0.00088528 0.00088528 0.00088528 0.043 0.017 es COMÚN -0.007 ( -0.022 Nuevo Caudal -0.003179 0.016 0.006 -0.004 -0.017 es COMÚN SEGUNDA ITERACION Longitud= Viscosidad= Ks f dato Ks/d asumido DATO 0.001 0.000656 0.02203423 0.000656 0.01890167 0.000656 0.01898448 0.000656 0.01898204 0.000656 Tubería (1-2) 306 0.00000114 0.000100 Número de Rreynolds CALCULADO 316,441 316,441 316,441 316,441 316,441 Denomin 6.73675956 7.27360916 7.2577282 7.25819384 7.25818018 Caudal Diámetro Velocidad denomina 6.73675956 7.27360916 7.2577282 7.25819384 7.25818018 0.04317902 0.1524 2.36707487 G(f) 1/f 0.02203423 0.01890167 0.01898448 0.01898204 0.01898211 Longitud= Viscosida= Ks f dato Ks/d asumido DATO 0.001 0.000984 0.0249532 0.000984 0.02092587 0.000984 0.02104075 0.000984 0.02103704 0.000984 Tubería (2-5) 392 0.00000114 0.000100 Número de Rreynolds CALCULADO 190,108 190,108 190,108 190,108 190,108 Longitud= Viscosida= Ks f dato Ks/d asumido DATO 0.001 0.000984 0.03130424 0.000984 0.02276333 0.000984 0.02321831 0.000984 0.02318852 0.000984 Tubería (3-4) 392 0.00000114 0.000100 Número de Rreynolds CALCULADO 64,696 64,696 64,696 64,696 64,696 Denomin 6.3304836 6.91286783 6.89397056 6.89457733 6.89455784 Caudal Diámetro Velocidad denomina 6.3304836 6.91286783 6.89397056 6.89457733 6.89455784 0.017 0.1016 2.13309784 G(f) 1/f 0.0249532 0.02092587 0.02104075 0.02103704 0.02103716 Longitud= Viscosida= 0 Ks f dato Ks/d asumido DATO 0.001 0.000984 0.03018434 0.000984 0.02243066 0.000984 0.02281522 0.000984 0.02279205 0.000984 Tubería (5-6) 306 0.00000114 0.000100 Número de Rreynolds CALCULADO 74,982 74,982 74,982 74,982 74,982 Longitud= Viscosida= Ks f dato Ks/d asumido DATO 0.001 0.001312 0.03241621 0.001312 0.02392974 0.001312 0.02433783 0.001312 0.02431386 0.001312 Tubería (4-5) 402 0.00000114 0.000100 Número de Rreynolds CALCULADO 60,310 60,310 60,310 60,310 60,310 Denomin 5.75584559 6.67696288 6.62045314 6.62381609 6.6236156 Caudal Diámetro Velocidad denomina 5.75584559 6.67696288 6.62045314 6.62381609 6.6236156 -0.006821 0.1016 0.84133349 G(f) 1/f 0.03018434 0.02243066 0.02281522 0.02279205 0.02279343 CIRCUITO II Longitud= Viscosidad= Ks f dato Ks/d asumido DATO 0.001 0.000984 0.02531832 0.000984 0.02102683 0.000984 0.02115651 0.000984 0.02115205 0.000984 Tubería (2-3) 402 0.00000114 0.000100 Número de Rreynolds CALCULADO 174,625 174,625 174,625 174,625 174,625 Denomin 6.28467161 6.89625139 6.8750844 6.87580845 6.87578367 Caudal Diámetro Velocidad denomina 6.28467161 6.89625139 6.8750844 6.87580845 6.87578367 0.01588528 0.1016 1.95937024 G(f) 1/f 0.02531832 0.02102683 0.02115651 0.02115205 0.0211522 Denomin 5.65195171 6.62799404 6.56273231 6.56694625 6.56667353 Caudal Diámetro Velocidad denomina 5.65195171 6.62799404 6.56273231 6.56694625 6.56667353 0.00588528 0.1016 0.72591985 G(f) 1/f 0.03130424 0.02276333 0.02321831 0.02318852 0.02319045 ABASTECCIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO Denomin 5.55416645 6.46444174 6.41001478 6.41317494 6.41299114 Caudal Diámetro Velocidad denomina 5.55416645 6.46444174 6.41001478 6.41317494 6.41299114 -0.0041147 0.0762 0.90227653 G(f) 1/f 0.03241621 0.02392974 0.02433783 0.02431386 0.02431525
  • 46. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA CALCULO DE CAUDALES CIRCUITO TUBERÍA I I I I CIRCUITO LONGIT (1-2) (2-5) (5-6) (6-1) TUBERÍA II II II II (2-3) (3-4) (4-5) (2-5) DIAMETRO CAUDAL 306 392 306 392 LONGIT 0.1524 0.1016 0.1016 0.1016 0.043 0.017 -0.007 -0.022 DIAMETRO CAUDAL 402 392 500 392 0.1016 0.1016 0.0762 0.1016 0.016 0.006 -0.004 -0.017 VELOCIDAD 2.36707487 2.13309784 0.84133349 2.72357879 VELOCIDAD f hfi 0.01898211 10.8844367 0.02103716 18.8235733 0.02279343 -2.4767081 0.02074662 -30.263599 sumas -3.0322975 Correción ΔQ= 0.00049141 f hfi 1.95937024 0.0211522 16.3765323 0.72591985 0.02319045 2.40314427 0.90227653 0.02431525 -6.6202451 2.13309784 0.02103716 -18.823573 sumas -6.6641418 Correción ΔQ= 0.00080452 Kmi HFI+km 5 15 15 15 Kmi 253.504838 1091.93994 363.642911 1376.24464 3085.33233 HFI+km 5 15 5 15 1031.90351 408.734353 1609.12421 1091.93994 4141.70201 Correción 0.00049141 0.00049141 0.00049141 0.00049141 Correción 0.00080452 0.00080452 0.00080452 0.00080452 Nuevo Caudal 0.04367043 -0.0008045 0.017 es COMÚN -0.0063296 -0.0215896 Nuevo Caudal 0.0166898 0.0066898 -0.0033102 -0.0004914 -0.017 es COMÚN octava ITERACION Longitud= Viscosidad= 0 Ks f dato Ks/d asumido DATO 0.001 0.000656 0.02196716 0.000656 0.01888221 0.000656 0.01896261 0.000656 0.01896028 0.000656 Tubería (1-2) 306 0.00000114 0.000100 Número de Rreynolds CALCULADO 322,924 322,924 322,924 322,924 322,924 Caudal 0 Diámetro Velocidad Denomin denomina 6.74703625 7.27735455 7.26191143 7.26235728 7.2623444 6.74703625 7.27735455 7.26191143 7.26235728 7.2623444 0.04406372 0.1524 2.41557368 G(f) 1/f 0.02196716 0.01888221 0.01896261 0.01896028 0.01896035 Longitud= Viscosida= 0 Ks f dato Ks/d asumido DATO 0.001 0.000984 0.02498606 0.000984 0.02093492 0.000984 0.0210511 0.000984 0.02104734 0.000984 Tubería (2-5) 392 0.00000114 0.000100 Número de Rreynolds CALCULADO 188,623 188,623 188,623 188,623 188,623 Longitud= Viscosida= Ks f dato Ks/d asumido DATO 0.001 0.000984 0.03009553 0.000984 0.02240437 0.000984 0.02278349 0.000984 0.02276082 0.000984 Tubería (3-4) 392 0.00000114 0.000100 Número de Rreynolds CALCULADO 75,906 75,906 75,906 75,906 75,906 Caudal 0 Diámetro Velocidad Denomin denomina 6.32631886 6.91137279 6.89227463 6.89289148 6.89287155 6.32631886 6.91137279 6.89227463 6.89289148 6.89287155 0.017 0.1016 2.11644431 G(f) 1/f 0.02498606 0.02093492 0.0210511 0.02104734 0.02104746 Longitud= Viscosida= 0 Ks f dato Ks/d asumido DATO 0.001 0.000984 0.03123617 0.000984 0.02274306 0.000984 0.02319366 0.000984 0.0231643 0.000984 Tubería (5-6) 306 0.00000114 0.000100 Número de Rreynolds CALCULADO 65,257 65,257 65,257 65,257 65,257 Longitud= Viscosida= Ks f dato Ks/d asumido DATO 0.001 0.001312 0.03488859 0.001312 0.02462168 0.001312 0.02518894 0.001312 0.02514967 0.001312 Tubería (4-5) 402 0.00000114 0.000100 Número de Rreynolds CALCULADO 45,364 45,364 45,364 45,364 45,364 Caudal 0 Diámetro Velocidad Denomin denomina 5.65810675 6.63094751 6.56621899 6.57037913 6.57011115 5.65810675 6.63094751 6.56621899 6.57037913 6.57011115 -0.0059363 0.1016 0.73221118 G(f) 1/f 0.03123617 0.02274306 0.02319366 0.0231643 0.02316619 CIRCUITO II Longitud= Viscosidad= Ks f dato Ks/d asumido DATO 0.001 0.000984 0.02504899 0.000984 0.02095228 0.000984 0.02107097 0.000984 0.02106707 0.000984 Tubería (2-3) 402 0.00000114 0.000100 Número de Rreynolds CALCULADO 185,834 185,834 185,834 185,834 185,834 Denomin 6.31836742 6.90850978 6.88902507 6.88966146 6.88964067 Caudal Diámetro Velocidad denomina 6.31836742 6.90850978 6.88902507 6.88966146 6.88964067 0.01690499 0.1016 2.08514607 G(f) 1/f 0.02504899 0.02095228 0.02107097 0.02106707 0.0210672 Denomin 5.76433233 6.68087932 6.62506062 6.62835936 6.62816407 Caudal Diámetro Velocidad denomina 5.76433233 6.68087932 6.62506062 6.62835936 6.62816407 0.00690499 0.1016 0.85169568 G(f) 1/f 0.03009553 0.02240437 0.02278349 0.02276082 0.02276216 ABASTECCIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO Denomin 5.35375255 6.37295912 6.30079013 6.3057077 6.30537173 Caudal Diámetro Velocidad denomina 5.35375255 6.37295912 6.30079013 6.3057077 6.30537173 -0.003095 0.0762 0.67867504 G(f) 1/f 0.03488859 0.02462168 0.02518894 0.02514967 0.02515235
  • 47. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA CALCULO DE CAUDALES CIRCUITO TUBERÍA I I I I CIRCUITO II II II II (1-2) (2-5) (5-6) (6-1) TUBERÍA II II II II (1-2) (2-5) (5-6) (6-1) TUBERÍA (2-3) (3-4) (4-5) (2-5) DIAMETRO CAUDAL 306 392 306 392 LONGIT (2-3) (3-4) (4-5) (2-5) RESULTADOS FINALES CIRCUITO TUBERÍA I I I I CIRCUITO LONGIT 0.1524 0.1016 0.1016 0.1016 0.044 0.017 -0.006 -0.021 DIAMETRO CAUDAL 402 392 402 392 LONGIT 0.1016 0.1016 0.0762 0.1016 0.017 0.007 -0.003 -0.01716 DIAMETRO CAUDAL 306 392 306 392 LONGIT 402 392 402 392 0.1524 0.04406 0.1016 0.017 0.1016 -0.006 0.1016 -0.021 DIAMETRO CAUDAL 0.1016 0.1016 0.0762 0.1016 0.017 0.007 -0.003 -0.017 VELOCIDAD 2.41557368 2.11644431 0.73221118 2.61445648 VELOCIDAD f hfi 0.01896035 11.3220313 0.02104746 18.5398697 0.02316619 -1.9065842 0.02079131 -27.947184 sumas 0.00813286 Correción ΔQ= -1.361E-06 f hfi 2.08514607 0.0210672 18.471968 0.85169568 0.02276216 3.24695109 0.67867504 0.02515235 -3.1151176 2.11644431 0.02104746 -18.53987 sumas 0.06393187 Correción ΔQ= -8.746E-06 Altura de Kmi HFI+km 5 15 15 15 Kmi HFI+km 5 15 5 15 hfi+Kñi 25 11.38755 18.59863 -1.90902 -28.05795 18.49070 3.25078 -3.11548 -18.59863 258.433813 1083.91648 321.584586 1323.72033 2987.65521 Nudo 1 2 5 6 camino 40 (1-2) (1-2)+(2-5) (1-6) 3 4 (1-2)-(2-3) 1093.80154 470.787452 1006.61262 1083.91648 3655.11808 Correción -1.361E-06 -1.361E-06 -1.361E-06 -1.361E-06 Correción -8.746E-06 -8.746E-06 -8.746E-06 -8.746E-06 altura de agua 40.000 28.612 10.014 11.942 10.122 6.898 ABASTECCIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO Nuevo Caudal 0.04406235 8.7455E-06 0.01717 es COMÚN -0.0059376 ambos circuitos -0.0211976 Nuevo Caudal 0.01689624 0.00689624 -0.0031038 1.3611E-06 -0.01717 es COMÚN a ambos circuitos
  • 48. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA diseñar el diametro datos topograficos Qmd= calculos disenio c1 -captacion cota punt 1 cota punt 6 presion requerida Qmd Longitud= 25.26 lts/seg presion 1 20 157 msnm 128 msnm 10 m 25.26 392 ecuacion de fair whipple hallando hf cota rio-cota captaccion/longitud 0.04846939 hallando hf^0.57 0.17812156 caudal= 25.26 DIAMETRO= 4.23702309 4 Pulg 4 0.1016 disenar el diametro datos topograficos Qmd= calculos disenio c1 -captacion 40 lts/seg punto1 cota punt 1 cota punt 2 presion requerida Qmd Longitud= 20 157 msnm 142 msnm 10 m 40 306 ecuacion de fair whipple hallando hf cota rio-cota captaccion/longitud 0.01633987 hallando hf^0.57 0.09584108 caudal= 40 DIAMETRO= 6.31704059 6 pulg 6 0.1524 disenar el diametro datos topograficos Qmd= calculos disenio c1 -captacion 15 lts/seg ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO
  • 49. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA cota punt 2 cota punt 5 presion requerida Qmd Longitud= 152 msnm 134 msnm 10 m 15 392 ecuacion de fair whipple hallando hf cota rio-cota captaccion/longitud 0.02040816 hallando hf^0.57 0.10878981 caudal= 15 DIAMETRO= 4.19316271 4 pulg 4 0.1016 disenar el diametro datos topograficos Qmd= calculos disenio c1 -captacion cota punt 5 cota punt 6 presion requerida Qmd Longitud= 10 lts/seg 144 msnm 128 msnm 10 m 10 306 ecuacion de fair whipple hallando hf cota rio-cota captaccion/longitud 0.01960784 hallando hf^0.57 0.10633715 caudal= 10 DIAMETRO= 3.63958734 4 pulg 4 0.1016 disenar el diametro datos topograficos Qmd= calculos disenio c1 -captacion cota punt 2 cota punt 3 presion requerida Qmd Longitud= 15 lts/seg 152 msnm 138 msnm 5m 15 402 ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO
  • 50. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA ecuacion de fair whipple hallando hf cota rio-cota captaccion/longitud 0.02238806 hallando hf^0.57 0.11468573 caudal= 15 DIAMETRO= 4.1 4.0 pulg 4.0 0.1016 disenar el diametro datos topograficos Qmd= calculos disenio c1 -captacion cota punt 3 cota punt 4 presion requerida Qmd Longitud= 5 lts/seg 143 msnm 136 msnm 5m 5 392 ecuacion de fair whipple hallando hf cota rio-cota captaccion/longitud 0.00510204 hallando hf^0.57 0.04936442 caudal= 5 DIAMETRO= 3.74094482 4 pulg 4 0.1016 disenar el diametro datos topograficos Qmd= calculos disenio c1 -captacion cota punt 5 cota punt 4 presion requerida Qmd Longitud= 5 lts/seg 144 msnm 136 msnm 5m 5 146 ecuacion de fair whipple hallando hf cota rio-cota captaccion/longitud 0.02054795 hallando hf^0.57 0.10921392 caudal= 5 DIAMETRO= 2.78857059 3 pulg 3 0.0762 ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO
  • 51. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA RED DE ALCANTARILLADO 1 se determina el sentido del flujo en fucncion de la topografia del terreno pudiendo dividirse por areas drenadas de manera que ciertas zonas descargen hacia un colector primario 2 se hallan los caudales de aporte de cada colector (primarios y secuandarios para determinar dichos caudales). Existen dos formas. a.) primera forma. Hallamos la longitud unitaria total de los colectores considerandose los primarios y secundarios. * determinamos el caudal unitario por unidad de longitud. qu= QD/Ltotal QD= 0.80*Qmh = 0.80*Qp*2 * el caudal de cada tramo. qtramo= qu* longitud tramo * despues hallaremos los caudales acumulados de cada coletor según los flujos presedentes. CALCULO DE LA VELOCIDAD EN EL COLECTOR aplicamos manning Q= A*R^(2/3)*S^(1/2)/n los sistemas de alcantarillado se proyectaran para que los colectores funciones al 50%. Amedia seccion y como en tubo lleno, entonces tendremos que hallar la velocidad real que transport el colector PENDIENTE MINIMA S= 0.0055*Q^(-.47) CALCULOS Qmh= QD= 65.26 litros/seg 52.208 litros/seg long total colector principa= 651 m qu= 0.080196621 ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO
  • 52. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA TRAMO 1.. 2 3 4 5 a b c d e f 6 7 8 9 10 g h i j k 11 12 13 14 15 l m n o 16 17 18 19 20 long. Tramo q. tramo 144 11.548 164 13.152 143 11.468 199.37 15.989 204.71 16.417 72 5.774 72 5.774 72 5.774 79.46 6.372 88.27 7.079 83.54 6.700 144 11.548 164 13.152 142 11.388 199.37 15.989 204.71 16.417 166.76 13.374 92.5 7.418 95.4 7.651 95.9 7.691 101.07 8.105 162.67 13.046 28.95 2.322 113.88 9.133 199.37 15.989 204.21 16.377 75 6.015 71.6 5.742 111.82 8.968 106.69 8.556 131.89 10.577 193.28 15.500 112.86 9.051 199.37 15.989 199.02 15.961 TRAMO 21 22 23 24 p q r s t u v w x y z 25 26 27 28 long. Tramo q. tramo 111.16 8.91465634 202.09 16.2069351 199.02 15.9607314 193.88 15.5485208 93.7 7.51442335 50.63 4.0603549 72 5.77415668 71.39 5.72523674 72 5.77415668 104.87 8.4102196 111.63 8.95234876 110.53 8.86413247 70.96 5.6907522 40.23 3.22631005 110.5 8.86172657 70.91 5.68674237 72.19 5.78939404 110.63 8.87215214 173.59 13.9213314 ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO
  • 53. UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA q. acumulado 6 b c g h i l m n r q p t u v w x 11 12 13 y 14 26 o k 5 j 25 z 28 17.322 17.322 18.926 48.019 39.497 25.491 45.512 42.621 118.881 11.499 15.560 33.651 21.323 45.233 54.186 17.915 23.470 94.715 142.549 205.867 251.715 291.173 14.662 23.218 31.323 54.440 77.508 156.934 197.963 243.834 s min 0.001309 0.001309 0.001255 0.000810 0.000888 0.001091 0.000831 0.000857 0.000529 0.001587 0.001376 0.000958 0.001187 0.000833 0.000766 0.001288 0.001135 0.000589 0.000486 0.000409 0.000372 0.000347 0.001415 0.001140 0.000991 0.000764 0.000647 0.000464 0.000416 0.000378 diametr m 0.044045 0.044045 0.045889 0.070627 0.064517 0.052675 0.068895 0.066833 0.107475 0.036433 0.041910 0.059905 0.048494 0.068699 0.074692 0.044737 0.050697 0.096738 0.116902 0.138595 0.152121 0.162734 0.040771 0.050445 0.057948 0.074854 0.088160 0.122225 0.136105 0.149897 diam pulg 1.73407 1.73407 1.80666 2.78060 2.54006 2.07382 2.71240 2.63121 4.23128 1.43437 1.64999 2.35846 1.90922 2.70470 2.94063 1.76130 1.99595 3.80860 4.60245 5.45651 5.98903 6.40686 1.60517 1.98601 2.28144 2.94701 3.47087 4.81201 5.35847 5.90144 diametro 2 2 2 3 3 3 3 3 5 2 2 3 2 3 3 2 2 4 5 6 6 7 2 2 3 3 4 5 6 6 ABASTECIMIENTO DE AGUA Y ALCANTARILLADO pulg pulg pulg pulg pulg pulg pulg pulg pulg pulg pulg pulg pulg pulg pulg pulg pulg pulg pulg pulg pulg pulg pulg pulg pulg pulg pulg pulg pulg pulg
  • 54. DISEÑO DE TANQUE IMHOFF DIMENSIONAMIENTO DE SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES MEDIANTE TANQUES IMHOFF Del Proyecista (Sedimentador) L = 9.25 B = 2.00 L/B = 4.63 DISEÑO TANQUE IMHOFF L/B = 4.63 (3 a 10) NOMBRE DEL PROYECTO: “ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO EN EL C.P. SAN VICENTE, DISTRITODE JESUSCAJAMARCA-CAJAMARCA” LOCALIDAD C.P SAN VICENTE Factores de capacidad relativa y tiempo de digestión de lodos Temperatura Tiempo digestión Factor capacidad °C (días) relativa 5 10 15 20 > 25 110 76 55 40 30 2 1.4 1 0.7 0.5 COMO HAY 3 RESERVORIOS ENTONCES ELEGIMOS 3 TANQUES IMOF POBLACION ACTUAL DIVIDIMOS LA POBLACION EN 3 PARTES Qmedio: qmedio en m^3/dia: A 1.2.3.4.5.7.8.9.10.11.12.- PARAMETROS DE DISEÑO Población actual Tasa de crecimiento (%) Período de diseño (años) Población fututa Dotación de agua, l/(habxdia) Altitud promedio, msnm Temperatura mes más frio, en °C Tasa de sedimentación, m3/(m2xh) Periodo de retención, horas Borde libre, m Volumen de digestión, l/hab a 15°C 13.- Relación L/B (teorico) 14.- Espaciamiento libre pared digestor al sedimentador, metros 15.- Angulo fondo sedimentador, radianes 15131.0 5044.00 11.21 968.55 HABITANTES lps # FAMILIAS = 1008.8 5044.00 1.4 20 6457 150 300 15 0.6 2 0.3 80 4.63 habitantes L/(hab x día) m.s.n.m. °C m3/(m2 x h)} horas m L/hab a 15°C 2.25 m 55° VALORES GUIA (1.5 a 2.5) >a3 1.0 mínimo (50° - 60°)
  • 55. 0.9599 radianes 16.- Distancia fondo sedimentador a altura máxima de lodos (zona neutra), m 17.- Factor de capacidad relativa 18.- Espesor muros sedimentador,m 19.- Inclimación de tolva en digestor 20.- Numero de troncos de piramide en el largo 21.- Numero de troncos de piramide en el ancho 22.- Altura del lodos en digestor, m 23.- Requerimiento lecho de secado B Caudal medio, l/dia Area de sedimentación, m2 Ancho zona sedimentador (B), m Largo zona sedimentador (L), m Prof. zona sedimentador (H), m Altura del fondo del sedimentador m 968.55 67.26 3.80 17.58 1.20 0.55 m3/día m2 m m m m 2.05 516.56 8.50 452.90 53% 1.5 6.4 645.70 m m3 m m3 m (15° - 30°) radianes m m2/hab. RESULTADOS 24.25.26.27.28.29.- 0.55 1.00 0.10 19° 0.3316 1 1 2.30 0.1 30.- Altura total sedimentador, m 31.- Volumen de digestión requerido, m3 32.- Ancho tanque Imhoff (Bim), m 33.- Volumen de lodos en digestor, m3 34.- Superficie libre, % 35.- Altura del fondo del digestor, m 36.- Altura total tanque imhoff, m 37.- Area de lecho de secado, m2 Vol. Dig.>=Vol. Requerido (min.) m m FALSO L/Bim = 2.07 Debe ser > a 1 30% OK Se deberá modificar las celdas: Relación L/B (teorico)(fila 13), Espaciamiento libre pared digestor sedimentador (fila 15) y Altura de lodos en digestor(fila 22) de tal forma que Volumen de lodos en digestor (fila 33) sea > o igual a Volumen de digestión requerido (fila 31). 17.6 Espaciamiento Libre = 2.25 Espesor de muro de sedimentador = 0.10 Ancho de sedimentador = 3.80 Espesor de muro de sedimentador = 0.10 8.5
  • 56. Espaciamiento Libre = 2.25 8.50 0.1 2.25 0.1 3.80 2.25 0.3 BORDE LIBRE 1.20 SEDIMENTADOR 0.20 0.55 FONDO DE SEDIMENTADOR 6.4 0.55 55° ZONA NEUTRA 0.2 2.30 LODOS 1.5 FONDO DE DIGESTOR 19°