DOS-3-2022-II-Solución

Vista previa del material en texto

UNIVERSIDAD DE PIURA
FACULTAD DE INGENIERÍA 
CURSO: DISEÑO DE OBRAS HIDRAULICAS Y SANITARIAS (DOS).
PRACTICA N°3
Lunes, 26 de setiembre del 2022 
Duración: 1h 30 minutos 
Sin apuntes, solo formulario y con calculadora simple.
				
Nombre............................................................
1. (12p) Se construirá una nueva cámara de bombeo para atender las necesidades de dos nuevas urbanizaciones: “Los Médanos del Chipe” y “Las Lomas del Chipe”.
Para el diseño de la nueva cámara tener en cuenta las siguientes consideraciones:
· La urbanización “Los Médanos del Chipe” cuando se encuentre totalmente habitada dispondrá de 140 viviendas unifamiliares, y las “Lomas del chipe” 190 viviendas unifamiliares.
· Tratándose de nuevas habilitaciones urbanas, para cada vivienda unifamiliar se deberá considerar una densidad de 6 habitantes/vivienda.
· Considerar los coeficientes de mayoración diaria y horaria: K1 = 1.30 y K2 = 1.80 respectivamente.
· De acuerdo a las normas de saneamiento, considerar un factor de retorno del 80%.
· El caudal mínimo de aguas residuales es el 50% del caudal promedio.
· El período de retención mínimo en la cámara de bombeo es de 10 minutos; y el período de retención máximo en la cámara de bombeo es de 30 minutos.
· El tiempo de bombeo diario será de 10 horas.
· La longitud de la línea de impulsión es de 1200 m.
· La tubería a utilizar será de PVC, CH = 140 
· La cota mínima de succión de la bomba es de 17.50 m.s.n.m y la cota de descarga de la línea de impulsión es de 33.99 m.s.n.m.
· Despreciar las pérdidas en la tubería de succión y las correspondientes a los accesorios instalados.
· Para el proyecto se dispone de tubería de PVC de 6” de diámetro Clase 7.5, de las siguientes características:
· Є = 2.2 x 10 9 N/m2 (módulo de compresibilidad del agua)
· ɣ = 988.2 kg/m3 (peso específico del agua)
· D = 155.8 mm (diámetro interno de la tubería)
· e = 6.1 mm (espesor de la pared del tubo)
· E = 3.0x10 8 kg/m2 (módulo de elasticidad del PVC)
Determinar:
1. Los caudales: promedio, máximo diario, máximo horario y mínimo que llegarán a la cámara de bombeo (1p)
2. El caudal de bombeo y el volumen útil de la cámara de bombeo (3p)
3. El diámetro de la línea de impulsión (2p)
4. La potencia de la bomba y el número de unidades a instalar. Considerar un rendimiento global de motor - bomba del 70%. (2p)
5. La sobrepresión máxima de Golpe de Ariete en m.c.a. (2p)
6. De acuerdo a los resultados obtenidos (presión máxima a la que estará sometida la tubería) indicar si la tubería de PVC de 6” de diámetro y clase 7.5 es adecuada para el proyecto. Justifique su respuesta (2p)
SOLUCION
1.-Caudales que llegarán a la cámara de bombeo
	URBANIZACION
	N° LOTES
	DOTACION (l/hab/día)
	DENSIDAD (hab/lote)
	F.R.
	Qpromedio (l/s)
	Qmax.Diario (l/s)
	Qmáx.Horario (l/s)
	Qmín (l/s)
	Los Médanos del Chipe
	140
	220
	6
	0.8
	1.71
	2.22
	3.08
	0.86
	Las Lomas del Chipe
	190
	220
	6
	0.8
	2.32
	3.02
	4.18
	1.16
	TOTAL
	4.03
	5.24
	7.26
	2.02
2.- Caudal de bombeo y volumen útil
(K-m) K12 + (m-K2)*K1 + K*(K-1)*(1+m) = 0
Tmín= 10 minutos
Tmáx= 30 minutos
m = Tmáx/Tmín = 30/10 = 3.0
K = Qmáx.hor/Qmín = 7.26/2.02 = 3.59
Reemplazando valores se tiene:
K12 – 9.89 K1 + 63.04 = 0
K1= 11.06
K1= 5.70
Por razones económicas escogemos el menor valor
K1= 5.70
Qbombeo= K1 * Qmin. = 5.70 *2.02 = 11,51 l/s
Volumen útil de la cámara= Tmáx.* Qmín* ( (K1-K)/(K1-K+1)
Vol.útil = 30 * 60* 2.02*( (5.70-3.59)/( 5.70-3.59+1)
Volumen útil de la cámara de bombeo = 2.47 m3 
3.- Diámetro de la línea de impulsión:
Decon. = 1.3 * X 1/4 * (QBomb.) ½ 
Dteórico = 1.3 * (10/24) ¼ (0.01151) ½ = 0.116 m = 116 mm
Diámetro Comercial = 150 mm = 6”
4.- Potencia de la bomba a instalar
Hg = 33.99 – 17.50 = 16.49 m
QB = 0.000426 CH * D 2.63 S 0.54
11.51 = 0.000426 * 140 * (6) 2.63 S 0.54
S = 2.77 m/km = 0.00277 m/m
h pérd. = S * L = 0.00277* 1200 = 3.324 m
Hman. = 16.49 + 3.324 = 19.81 m
Potencia = (Q* H)/ 75* 𝝶 = 11.51* 19.81 / 75* 0.70 = 4.34 HP
Se instalarán dos equipos de bombeo de 4.50 HP, uno para la operación normal y el otro en Stand-By.
5.- Golpe de Ariete
Δh = ( U* C)/g
C = ( Є/𝜌) ½ / (( 1 + (Є*D)/(e*E)) ½
Reemplazando valores:
C = ( 2.2x10 9/988.2) ½ / (( 1 + (2.2x109*155.8)/(6.1* 3.0 x109) ½
C = 335.91 m/s
U = 4 * (11.51/1000) / π ( 0.155)2 = 0.60 m/s
Sobrepresión por golpe de ariete:
Δh = ( U* C)/g = (0.60) * (335.91) /9.81 = 20.54 m.c.a.
6.- De acuerdo a los resultados obtenidos la presión máxima que soportará la tubería será:
Presión Máxima = Hmanométrica + golpe de ariete
Presión Máxima = 19.81 + 20.54 = 40.35 m.c.a.
Por lo tanto la tubería de 6” de clase 7.5 será más que suficiente para soportar la máxima presión de servicio más el golpe de ariete.
2. (8p) En el presente gráfico se tiene 5 tramos de tubería a evaluar. 
Información disponible de cada tramo:
	TRAMO
	COTA DEL FONDO DEL TUBO
	LONGITUD (m)
	CAUDAL DE DISEÑO (l/s)
	INICIO
	FIN
	INICIO
	FIN
	
	
	1
	2
	34.691
	33.241
	46.73
	34.50
	2
	3
	33.096
	32,79
	12.23
	46.00
	3
	4
	31.29
	31.008
	37.71
	74.10
	4
	5
	30.978
	30.627
	46.8
	74.30
	5
	6
	30.597
	28.311
	101.36
	76.40
Determinar:
1. Los diámetros de cada tramo(2p)
2. Las condiciones a tubo lleno de cada tramo: QLL; VLL y TLL (1p)
3. Las relaciones hidráulicas de cada tramo: v/V, t/T y d/D (2.5p)
4. Las condiciones reales a tubo parcialmente lleno de cada tramo: v, t y d (2.5P)
SOLUCION
VLL = (1/N) RH 2/3 S ½ = ( 1/N) (D/4) 2/3 S ½ 
QLL = VLL * ALL = VLL * (π*D2 )/4)
TLL = ɣ * RH* S
	Tramo
	
	S (%)
	Condiciones a tubo lleno
	q/Q
	Relaciones Hidráulicas
	Condiciones reales 
	Inicio
	Fin 
	
D
	
	V (m/s)
	Q (l/s)
	T (kg/m2)
	
	v/V
	t/T
	d/D
	vr (m/s)
	tr (kg/m2)
	dr (pulg)
	1
	2
	8
	3.103
	1.86
	60.21
	1.58
	0.57
	0.896
	1.118
	0.608
	1.66
	1.762
	4.864
	2
	3
	8
	2.502
	1.67
	54.07
	1.27
	0.85
	1
	1.216
	0.792
	1.67
	1.546
	6.336
	3
	4
	12
	0.748
	1.19
	87.16
	0.57
	0.85
	1
	1.216
	0.792
	1.19
	0.693
	9.504
	4
	5
	12
	0.750
	1.20
	87.29
	0.57
	0.85
	1
	1.216
	0.792
	1.20
	0.695
	9.504
	5
	6
	12
	2.255
	2.07
	151.37
	1.72
	0.50
	0.862
	1.074
	0.563
	1.79
	1.846
	6.756
	 
	 
	TUBO LLENO
	RELACIONES ADIMENSIONALES
	Parcialmente lleno
	D
	s
	QLL
	VLL
	TLL
	q/Q
	v/V
	t/T
	h/h/D
	v
	t
	h
	8
	3.103
	60.27
	1.86
	1.58
	0.57
	0.89
	1.12
	0.61
	1.66
	1.77
	4.88
	10
	2.502
	98.13
	1.94
	1.59
	0.47
	0.84
	1.05
	0.54
	1.63
	1.67
	5.40
	14
	0.748
	131.59
	1.33
	0.66
	0.56
	0.89
	1.12
	0.61
	1.18
	0.74
	8.54
	14
	0.750
	131.79
	1.33
	0.67
	0.56
	0.89
	1.12
	0.61
	1.18
	0.75
	8.54
	14
	2.255
	228.53
	2.3
	2
	0.33
	0.76
	0.94
	0.46
	1.75
	1.88
	6.44
image1.png
image2.jpeg