Este documento presenta el diseño y optimización de acueductos rurales y urbanos menores realizado por Fabian Enrique Diaz Pacheco y Steffy Tapia Alvarez para optar al título de Ingenieros Agrícolas de la Universidad de Sucre. Incluye información sobre el acueducto existente, cálculos de población, caudales, diseños preliminares de tratamiento de agua, tanques de almacenamiento, tuberías y componentes hidráulicos.

1. DISEÑO Y OPTIMIZACION DE ACUEDUCTOS RURALES Y
URBANOS MENORES
FABIAN ENRIQUE DIAZ PACHECO
STEFFY TAPIA ALVAREZ
ING. AGRÍCOLA
JOSE CERPA REYES
M.Sc EN INGENIERIA CIVIL
UNIVERSIDAD DE SUCRE
FACULTAD DE INGENIERIAS
PROGRAMA DE INGENIERIA AGRICOLA
SINCELEJO
2013

2. Tf
PUC
ACUEDUCTO 1
PCI
TUC
TCI
Pcp
Pca
Tcp
Tca
50000
45000
2009
2003
50000
45000
2009
2003
Clima
calido
T°C
30
Altitud (m SNM)
200
Año Actual
DOTACION (l/hab*dia)
Año Final
Nivel Economico
30
2043
HIDRANTES
4
CAUDAL REQUERIDO POR CADA HIDRANTE (l/s)
0.0176
0.0177
5
CENSOS
2003
45000
50000
CAUDAL
MAXIMO
DIARIO
QMD (l/s)
CAUDAL
MAXIMO
HORARIO
QMH (l/s)
328.7
493
CAUDAL
CONTRA CAUDAL DE
CAPTACION
INCENDIOS Q cap (l/s)
QI (l/s)
20
2009
N° HABITANTES
273.06
CAUDAL
MEDIO
DIARIO
Qmd (l/s)
273.9
DOTACION DOTACION
NETA
BRUTA
163.83
NIVELES DE COMPLEJIDAD
MEDIO
Nivel de complejidad
Diametro de tuberia matriz
2043
150
2013
Proyeccion (Años)
TASA DE
RATA DE
CRECIMIENTO CRECIMIENTO
(K)
ANUAL(ɤ)
PROMEDIO
METODO
METODO
METODO
POBLACION
ARITMETICO GEOMETRICO EXPONENCIAL PROYECTADA
(Pf)
12
Pf
ACUEDUCTO
78333
90837
90837
86669
POR DIAMETRO DE
POR N° DE HABITANTES TUBERIA MATRIZ EN
PULGADAS
ALTO
MEDIO ALTO
CAPACIDAD
ECONOMICA DE LOS
USUARIOS
ALTO
513

3. INSTITUCION
ACTIVIDAD
COMERCIAL E
INDUSTRIAL
LECHERIA
HOTEL POR
HABITACION
HELADERIA 20m²
CONSUM
UNIDAD
O l/dia
TOTAL
l/hab*dia
200
1000
400
400
1
200
5
250
20
40000
5000
100000
8000
0.80
0.46
0.06
1.15
0.09
SUBTOTAL
-
-
-
2.57
HOSPITALES
(CAMA)
ESCUELAS >20
ALUMNOS
OFICINA 30m²
400
80
240
-
400
8
150
-
OFICINA 50 m²
MATADERO
(CABEZA
INSTITUCIONAL Y
PUBLICO
RIEGO PARQUE
SUBTOTAL
160000 1.85
640
0.01
36000
0.42
9.00
11.27
TOTAL 13.83
NIVEL DE
COMPLEJIDAD
POBLACION
BAJO
MEDIO
MEDIO ALTO
ALTO
≤2500
2501 - 12500
12501 - 60000
>60000
NIVEL DE
COMPLEJIDAD
K1
K2
suministro por gravedad o bombeo continuo de 24 horas
HORA C(%) ∑ C(%) S(%) ∑ S(%) ∆(S-C) ∑∆(S- V(%)
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
C) [7]
[7]
0-1
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
BAJO
1.3
1.8
6-7
MEDIO
1.3
1.8
7-8
1.2
1.65
8-9
MEDIO ALTO
1.2
1.5
9-10
ALTO
10-11
PERDIDAS
11-12
POR ADUCCION
5%
12-13
LAVADO PLANTA DE TRATAMIENTO 5%
13-14
PERDIDAS CONDUCCION (AGUA TRATADA)
5%
14-15
PERDIDAS TECNICAS DEL SISTEMA DE25%
ACUEDUCTO
15-16
TOTAL 40%
16-17
17-18
18-19
19-20
20-21
21-22
22-23
23-24
1.00
1.00
1.00
1.00
2.00
1.00
2.00
3.00
4.00
6.00
4.17 4.17 3.17 3.17
4.17 8.33 3.17 6.33
4.17 12.50 3.17 9.50
4.17 16.67 3.17 12.67
4.17 20.83 2.17 14.83
11.17
14.33
17.50
20.67
22.83
4.00
9.50
8.00
7.00
4.00
3.00
5.50
9.00
5.00
3.00
2.50
3.00
3.50
5.00
9.00
8.50
2.00
1.50
1.00
10.00
19.50
27.50
34.50
38.50
41.50
47.00
56.00
61.00
64.00
66.50
69.50
73.00
78.00
87.00
95.50
97.50
99.00
100
4.17
4.17
4.17
4.17
4.17
4.17
4.17
4.17
4.17
4.17
4.17
4.17
4.17
4.17
4.17
4.17
4.17
4.17
4.17
23.00
17.67
13.83
11.00
11.17
12.33
11.00
6.17
5.33
6.50
8.17
9.33
10.00
9.17
4.33
0.00
2.17
4.83
8.00
25.00
29.17
33.33
37.50
41.67
45.83
50.00
54.17
58.33
62.50
66.67
70.83
75.00
79.17
83.33
87.50
91.67
95.83
100
0.17
-5.33
-3.83
-2.83
0.17
1.17
-1.33
-4.83
-0.83
1.17
1.67
1.17
0.67
-0.83
-4.83
-4.33
2.17
2.67
3.17
15.00
9.67
5.83
3.00
3.17
4.33
3.00
-1.83
-2.67
-1.50
0.17
1.33
2.00
1.17
-3.67
-8.00
-5.83
-3.17
0.00

4. VERTEDERO RECTANGULAR
0.57
Q(mᶟ/seg)
0.513
0.65
2
0.300
0.108
1.67
gravedad (m/s²)
1
0.109
3.27
9.8
Ancho del Canal (m) B
Altura de Resalto (m) P
Caudal (m³/s) Q
1
2
0.513
Caudal unitario (m²/S) q
Altura critica (m) hc
Altura de maximo resalto hidraulico (m) h1
Altura de segundo resalto hidraulico (m) h2
Altura del diente hidraulico h3
Velocidad 1 (m/s) V1
Velocidad 2 (m/s) V2
Numero de Froude Fr
Lm (m)
L 1 (m)
H (m)
0.513
0.300
0.108
0.65
0.109
4.74
0.79
4.60
1.67
3.27
0.57
Caida de energia (m) h
Velocidad media (m/s) Vm
Tiempo de mezcla (s) T
Condicion del numero de froude
0.57
2.76
1.18
APRUEBA

5. PRUEBA DE JARRA
Al SO4
FeCl3
FeCl3
Al SO4
Al SO4
sulfato de aluminio
cloruro de hierro
DOSIS (mg/l)
NTU
DOSIS (mg/l)
NTU
0
25
0
25
10
17
10
23
19
10
20
21
FeCl3
DOSIS VS NTU
30
25
20
15
10
5
0
0
10
20
30
FeCl3
40
AlSO4
50
60
25
3.5
25
7.5
40
6
40
4
50
20
50
25

6. DISEÑO DE FLOCULADOR SERPENTIN
DATOS INICIALES
CAUDAL (mᶟ/seg)
0.513
CAUDAL (mᶟ/seg) para serpentin en paralelo
0.257
Factor de caida de presion
borde libre (m)
Ancho del terreno (m)
0.1
4.5
SIGUIENTE
3.5
asbesto cemento
2
Rugosidad del material
0.013
0.006
Espesor del material
Compartimiento Tiempo detencion (min)
Velocidad (m/s)*10¯²
1
5
0.21
2
6
0.16
3
8
0.14
Area
Perimetr
Altura
Distancia
Longuitu
Radio
longitud
Caida de Ancho de
hidraulic
Ancho
Borde
o
Pendient
N° de
hidraulic
serpenti
d canal
hidraulic
Compartimiento
de Bafle
Presion serpenti
canal (m)
a canal
libre (m)
mojado
e (S)
canales
a (m)
(m)
o (m)
n
(m)
(m)
n (m)
(m²)
(m)
1
2
3
0.1
0.1
0.1
31.5
28.8
33.6
distancia de bafle
2.7
(Separacion canal - pared)
1.222
1.603
1.832
1.0
1.0
1.0
1.22
1.60
1.83
longitud total
serpentin (m)
1.8
2.4
2.7
34.55
7
7
8
0.0584
0.0310
0.0277
4.2
4.2
4.2
Ancho total del
floculador (m)
3.22
3.60
3.83
9.4
0.38
0.44
0.48
0.000027
0.000003
0.000000
9.1
10.9
14.5
Caida de presion
total (m)
0.117

7. 1.22
caudal
m³/s
1.60
1.83
0.257
9.4
0.257
SEDIMIENTADOR
caudal 0.513
m³/s
caudal
m³/s
34.5
2.7
2.7
2.7

8. SEDIMENTADOR DE PLACAS
DATOS DE ENTRADA
Caudal Q (m³/s)
Caudal Q (m³/dia)
Temperatura T°
viscosidad cinematica x10¯⁶ (m²/s)
Altura del sedimentador (m)
Td asumido (h)
Volumen sedimentador (m³)
Manto de lodos (m³)
Carga por velocidad (m³/m²*dia)
Inclincion de placas (°)
Flujo entre placas (Re)
Ancho del sedimentador (m)
Espesor de la placa Ep (m)
Espaciamiento entre placas (m)
altura de la placa (m)
0.513
44326.07
10
1.308
4.03
1.5
361.29
54.19
255
60
Ok
4.8
0.006
0.068
2.4
Area del
Sedimentador (m²)
Ancho del
sedimentador (m)
173.828
Longitud del
sedimentador (m)
36.2141
0.068
4.8
Velocidad de Flujo Vo
(m/s)
Numero de Reinolds
0.0034
N° de placas
424
Altura de placas (m)
2.08
177.17
2.4
1.0
2.08
36.21

9. TANQUE DE ALMACENAMIENTO O REGULACIÓN
DATOS DE ENTRADA
0.3
3.00
13.70
86669
30
QMD (l/s*dia)
POBLACION
PERIODO DE DISEÑO
Volumen de la poblacion mᶟ (Vp)
394.43
Volumen de regulacion del tanque mᶟ (Vr)
Volumen contra incendios mᶟ (Vi)
Volumen de emergencia mᶟ (VE)
108.86
144
75.86
NIVEL DE COMPLEJIDAD
VOLUMEN DEL TANQUE (mᶟ)
ALTURA DEL TANQUE
ALTO
144
3.00
0.3
borde libre
tuberia galvvanizada
tuberia PVC
109
144
76

10. ITERACION I
TRAMO
D(mm)
1-2
1-3
0.2
0.15
L (m)
C
Q (m³/s)
SENTIDO
Hf (m)
K t (M)
Vel (m/s)
Hm (m)
Hft (m)
300
200
150
150
0.035
0.035
+
-
1.53388
4.14561
-2.6117
12.2
12.8
1.115
1.982
0.773
2.559
2.307
6.705
CAUDAL DE DISEÑO 1-2
CAUDAL DE DISEÑO 1-3
SIGA ITERANDO
SIGA ITERANDO
hft / Q
∆Q (m³/s)
Q correg
65.9184 -0.0092 0.04423
191.561 0.00923 0.02577
R
R
ITERACION II
TRAMO
1-2
1-3
D(mm)
0.2
0.15
L (m)
C
Q (m³/s)
SENTIDO
Hf (m)
K t (M)
Vel (m/s)
Hm (m)
Hft (m)
300
200
150
150
0.0442
0.0258
+
-
2.36524
2.35269
0.01255
12.2
12.8
1.409
1.459
1.235
1.387
3.600
3.740
0.044564879
CAUDAL DE DISEÑO 1-3
0.025435121
TRAMO 1-3
ACCESORIO
K
CANTIDAD
K total
VERDE
VERDE
CAUDAL DE DISEÑO 1-2
ACCESORIO
tee 8"
codo 8"
union 8"
TRAMO 1-2
K
CANTIDAD
K total
1.23
2
2.46
0.2343
2 0.4686
0.1854
50
TOTAL
9.27
12.20
tee 8"
codo 6"
union 6"
Red 8" 6"
1.23
1.1
0.1798
2
2
34
2
1
TOTAL
2.46
2.2
6.1132
2
12.77
hft / Q
∆Q (m³/s)
Q correg
81.3946 -0.0003 0.04456
145.132 0.00033 0.02544