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8/18/2019 COACALCO PROYECTO.docx

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TECNOLOGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE COACALCO

ABASTECIMIENTO DE AGUA

GRETEL PATRIA FLORES

DIAS PRADO FERNANDO

RODRIGUEZ PEREZ MARIANA

INDICE

Introducción

Plantamiento de problema

Objetivos

Resumen de contenido

.Contenido

Antecedentes

Red de almacenamiento de agua

Red de distribuion

Rendimiento de la bomba

Tanque elevado

Calculo de las bombas

Calculo de tuberías

Conclusiones


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INTRODUCCION

El abastecimiento de agua potable es una cuestión de supervivencia. Todosnecesitan acceso a una cantidad suiciente de agua pura para mantener la buenasalud ! la vida. "in embargo# no todo se reduce a los $% ó &' litros de agua por díaque se necesitan para mantenerse vivo ! sano. (a uente de agua debería estar auna distancia que permitiera a los integrantes del )ogar acceder a ella conacilidad ! tomar de ella suiciente agua como para satisacer las necesidades quee*ceden la supervivencia ! la salud+ en especial# las relativas a la agricultura ! lacría de animales. El abastecimiento de agua potable a nivel dom,stico no sereduce a las cuatro paredes del )ogar. Todos los integrantes de la comunidad

deben tener acceso al agua potable. (as situaciones en que sólo algunos )ogares-negocios o granjas tienen acceso al agua potable a e*pensas de sus vecinos odel medio ambiente mismo# inalmente dan lugar a problemas en materia deabastecimiento de agua potable a nivel comunitario/ por ello# surgen los sistemasde abastecimiento de agua potable# los cuales tienen como propósito principalsuministrar agua limpia ! segura para el consumo )umano a un costo ra0onable.


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PLANTAMINETO DE PROBLEMA

(a alta de agua provoca el estancamiento del desarrollo económico de la región#!a que las actividades agrícolas# artesanales ! l1cteas no son garanti0adas ! susproductos podrían no comerciali0arse en cualquier ,poca del a2o. Por estasra0ones se requiere del uso de camiones cisternas para )acer llegar el líquido alos )ogares# los cuales tienen que contar con tanques de almacenamiento con lacapacidad suiciente para cubrir el consumo de por lo menos % días que es la

recuencia con la cual el camión puede abastecer las casas.

En el presente trabajo sólo se dise2ar1 el sistema de bombeo sin incluir la plantade tratamiento. Para este dise2o se requiere conocer varias características de laspoblaciones ! uentes de abastecimiento como por ejemplo+ el n3mero de)abitantes a los cuales se les prestar1 el servicio# el caudal del río en los mesesm1s secos -entre Enero ! Abril# el levantamiento topogr1ico del 1rea por dondese colocar1 la tubería# etc.# para poder reali0ar el dise2o del sistema de bombeo locual implicar1+ escoger los dierentes di1metros de las tuberías que conorman elsistema de acueducto# calcular la capacidad de un tanque de compensación para

cada población# seleccionar las bombas que se requieren en el sistema ! por 3ltimo simular el uncionamiento.


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OBJETIVOS

Objetivo General

4ise2ar un sistema de abastecimiento de agua potable para las comunidades deCOACA(CO 4E 5ERRIO6A5A(T

Objetivos Ese!"#i!os

$. Estudiar el comportamiento del río en los meses m1s secos -entre Enero ! Abrilpara saber el caudal apro*imado ! nivel con que se cuenta en las condiciones m1sdesavorables.

&. Proponer la red de tuberías de distribución de agua.

7. Calcular la potencia de las bombas para los requerimientos -caudal ! presiónnecesarios en el sistema.

8. Calcular la capacidad de los tanques de compensación que abastecer1n a laspoblaciones cuando las bombas no uncionen -en la noc)e.

%. "eleccionar los equipos de bombeo -bombas centríugas de acuerdo a losrequerimientos del sistema# considerando las especiicaciones t,cnicas delabricante.


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RESUMEN DE RESULTADOS

En el dise2o del sistema de abastecimiento de agua de las comunidades de sanRaael Coacalco se obtuvieron los siguientes resultados# a El caudal totalrequerido por las comunidades ue de && litros por segundo -l9s# b El caudal del

río :uere en la temporada de sequía es de apro*imadamente &%; l9s# c (osdi1metros de las tuberías se seleccionaron con el in de tratar de reducir lasp,rdidas en lo posible para obtener una ma!or eiciencia del sistema en cuanto alconsumo de energía# d Para suministrar la cantidad de agua requerida por elsistema# se seleccionaron dos bombas centríugas de $$$


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CONTENIDO

El presente trabajo est1 dividido en % capítulos+

En el capítulo $ se )ace una peque2a introducción donde se plantea el problema aresolver# se muestran los objetivos ! se )ace reerencia a los resultados obtenidos.

En el segundo capítulo se encuentra el marco teórico donde se deinen t,rminosque a!udar1n a comprender el problema planteado en el capítulo $.

(a metodología ! los procedimientos para la elaboración del dise2o del sistemade abastecimiento de agua se relejan en el tercer capítulo. En el cuarto capítulose encuentran los resultados ! los an1lisis de los mismos.

?inalmente en el capítulo % est1n las conclusiones ! recomendaciones productode los an1lisis reali0ados.


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ANTECEDENTES

En varias ocasiones se )a tratado de mejorar los sistemas de abastecimiento de

agua potable de las distintas ciudades# !a que con el crecimiento de laspoblaciones estos sistemas tienden a )acerse insuicientes.

El Agua El agua es un compuesto ormado por dos 1tomos de )idrógeno ! uno deo*ígeno. "u órmula molecular es >&O. El agua cubre el @& de la supericie delplaneta Tierra ! representa entre el %' ! el


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local. En algunas 0onas se construían ! constru!en cisternas o aljibes querecogen las aguas pluviales.

Estos depósitos suelen ser subterr1neos para que el agua se mantenga resca ! asalvo de la lu0 del sol. En Dene0uela e*isten muc)as comunidades ! poblados queno cuentan con el servicio de agua potable lo cual provoca el Estancamiento del4esarrollo Económico.

Cabecera municipal ! todo el municipio de Coacalco que se ven aectadas por nocontar con el servicio de agua potable# por tal ra0ón se pretende dise2ar elsistema de abastecimiento de agua potable para esas comunidades/ con el in demejorar la calidad de vida de sus )abitantes.

Re$ $e Abaste!i%iento $e A&'a Potable

Es un sistema de obras de ingeniería# concatenadas que permiten llevar )asta lavivienda de los )abitantes de una ciudad# pueblo o 1rea rural relativamente densa#el agua potable o en general cualquier líquido o gas.

Clasiicación de los "istemas de Abastecimiento de Agua Potable "eg3n la ?uente

Agua de lluvia almacenada en aljibes Agua proveniente de manantiales naturales# donde el agua subterr1nea

alora a la supericie. Agua subterr1nea# captada a trav,s de po0os o galerías iltrantes. Agua supericial# proveniente de ríos# arro!os# embalses o lagos naturales Agua de mar

"eg3n el origen del agua# para transormarla en agua potable# deber1 ser sometida a tratamientos# que van desde la simple desinección# )asta ladesalini0ación. El sistema de abastecimiento de agua que se va a dise2ar en estetrabajo se clasiicar1 como uno de Agua supericial !a que su uente deabastecimiento.

Co%onentes $el Siste%a $e Abaste!i%iento $e A&'a Potable

El sistema de abastecimiento de agua potable m1s complejo# que es el que utili0aaguas supericiales# consta de cinco partes principales# a saber+

Almacenamiento de agua bruta. Captación. Tratamiento. Almacenamiento de agua tratada.


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Red de distribución.

Al%a!ena%iento $e A&'a Br'ta

El almacenamiento de agua bruta se )ace necesario cuando la uente de agua notiene un caudal suiciente durante todo el a2o para suplir la cantidad de aguanecesaria. Para almacenar el agua de los ríos o arro!os que no garanti0an en todomomento el caudal necesario se constru!en embalses.

El embalse es una construcción en el lec)o de un río o arro!o que cierra parcial ototalmente su cauce.

Cata!i(n

(a captación de un manantial debe )acerse con todo cuidado# protegiendo el lugar de aloramiento de posibles contaminaciones# delimitando un 1rea de proteccióncerrada. (a captación de las agua supericiales se )ace a trav,s de lasbocatomas# en algunos casos se utili0an galerías iltrantes paralelas al curso deagua para captar las aguas que resultan así con un iltrado preliminar.

Trata%iento

El tratamiento del agua para )acerla potable es la parte m1s delicada del sistema.El tipo de tratamiento es mu! variado en unción de la calidad del agua bruta. naplanta de tratamiento de agua potable generalmente consta de los siguientescomponentes+

• Reja para la retención de material grueso# tanto lotante como de arrastre

de ondo.• 4esarenador# para retener el material en suspensión de tama2o ino.• ?loculadores# donde se adicionan químicos que acilitan la decantación de

sustancias en suspensión coloidal ! materiales mu! inos en general.• 4ecantadores# o sedimentadores que separan una parte importante del

material ino.• ?iltros# que terminan de retirar el material en suspensión.• 4ispositivo de desinección.

Re$ $e $istrib'!i(n


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(a red de distribución de agua est1 constituida por un conjunto de tuberías#accesorios ! estructuras que conducen el líquido desde el tanque de agua tratada)asta las tomas domiciliaria o )idrantes p3blicos como se muestra en la igura &.8.

A los usuarios -dom,sticos# p3blicos# industriales# comerciales la red deber1proporcionarles el servicio las &8 )oras de cada uno de los 7F% días del a2o# enlas cantidades adecuadas ! con una presión satisactoria.

Para poder dise2ar las partes del sistema de abastecimiento de agua potablemencionadas en los p1rraos anteriores# se debe reali0ar primero una serie deestudios para obtener los valores estimados de los datos deinidos a continuación+

Caudal+ es el volumen de luido por unidad de tiempo que pasa a trav,s de unasección transversal a la corriente

Consumo+ Es la cantidad de agua realmente utili0ada por un n3cleo urbano parauna ec)a determinada ! puede ser e*presada en litros -l o metros c3bicos -m7.

4emanda+ Es la cantidad de agua que los usuarios de un sistema deabastecimiento pretenden utili0ar de acuerdo a determinados usos ! costumbres.4e no e*istir p,rdidas o limitaciones en el servicio# el consumo ! la demandadeberían ser iguales para una misma ec)a. 4otación+ es la cantidad de aguanecesaria para satisacer apropiadamente los requerimientos de un determinadon3cleo urbano# generalmente e*presada en litros por persona por día -(PC4. (adotación se orma de la suma de los requerimientos ra0onables correspondientes

a los usos que conorman el abastecimiento urbano.

(a dotación es un actor mu! importante que )a! que tener en cuenta a la )orade dise2ar un sistema de abastecimiento de agua para una comunidad !a que esla meta del dise2o que se va a reali0ar.

:asto de bombeo+ En el caso de estaciones de bombeo# el gasto a considerar debe ser el correspondiente al consumo m1*imo diario# pero en virtud de que


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a)ora interviene una nueva variable# que es el tiempo de bombeo# es conveniente! justiicado )acer un an1lisis considerando los gastos m1*imos ! mínimos# comoconsecuencia de las demandas en los consumos actual ! uturo# así como los

incrementos durante el período de dise2o.

Casi siempre resulta m1s ventajoso el seleccionar los equipos de bombeo para ungasto correspondiente a+

4onde+ GbH gasto de bombeo -m79s GmH gasto medio -m79s + Tiempo debombeo -s JFK

aumentar el tiempo de bombeo cuando sea necesario satisacer la demanda deldía de m1*imo consumo.

(evantamientos Topogr1icos+ los levantamientos topogr1icos se reali0an con elin de determinar la coniguración del terreno ! la posición sobre la supericie de latierra# de elementos naturales o instalaciones construidas por el )ombre# estoslevantamientos topogr1icos sirven de guía para saber las dierencias de alturas enel terreno ! longitudes de los dierentes tramos de tubería.

4urabilidad o vida 3til de las instalaciones+ 4epender1 de la resistencia ísica delmaterial a actores adversos de desgaste u obsolescencia. Así# al )ablar detuberías como elemento de primer orden dentro de un acueducto# se encuentrandistintas resistencias al desgaste por corrosión# erosión ! ragilidad/ siendoentonces estos actores determinantes en su durabilidad o en el establecimientode períodos de dise2o# puesto que sería ilógico seleccionarlos con capacidadsuperior al m1*imo que les ija su resistencia ísica. "iendo un sistema deabastecimiento de agua una obra mu! compleja# constituidos por obras deconcreto# met1licas# tuberías# estaciones de bombeo# etc.# cu!a resistencia ísicaes variable# no es posible pensar en períodos de dise2os uniormes. Cabe

destacar que cuanto ma!or sea la vida 3til del sistema dise2ado# ma!or ser1 ladiicultad para )acer ampliaciones del mismo al inal del período de dise2o.


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Con los valores de los datos descritos en la sección &.7.&.% se pueden reali0ar losc1lculos necesarios para poder escoger de acuerdo a los dierentes abricantes#

los componentes que conorman la red de distribución del sistema deabastecimiento de agua potable E COACA(CO 4E 5IRRIO6A5A(

Co%onentes $e la re$ $e $istrib'!i(n

Tubería+ A menos que se indique especíicamente# la palabra tubería se reieresiempre a un conducto de sección circular ! di1metro interior constante. J%K.

(as tuberías -?ig 7.F representan uno de los componentes m1s importantes en unsistema de abastecimiento de agua# !a que ,stas acilitan el traslado del aguasobre todo si e*iste un desnivel como el que se presenta en este pro!ecto en el

cual )a! que llevar el agua de un nivel inerior a uno superior.

D1lvulas ! accesorios+ las v1lvulas ! accesorios tienen como unción principalcontrolar las presiones ! caudales en la red de tuberías# cambiar la dirección dellíquido# conectar las tuberías en dierentes coniguraciones etc. Para poder asíllevar el líquido -agua a los dierentes puntos de abastecimiento# A continuaciónse muestran algunos tipos de v1lvulas ! cone*iones que se utili0ar1n en el sistemade abastecimiento de agua.

C)ecL+ (as v1lvulas de retención# tambi,n llamadas c)ecL ! de no retorno# tienen

el in de evitar la descarga del agua en dirección a la bomba como se aprecia en la?ig. 7.@# esto evita da2os por la rotación inversa de la bomba# adem1s de impedir el vaciado de la tubería permitiendo que la puesta en marc)a del sistema sea m1sr1pida ! segura.


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D1lvulas de cierre+ (as v1lvulas de cierre permiten o cierran el paso de agua en

los distintos componentes del sistema# se abrican en diversos materiales deacuerdo al in al que est,n destinadas# a continuación se puede apreciar unav1lvula de compuerta la cual es uno de los tantos tipos de v1lvulas de cierre quee*isten.

P)r$i$as

(a p,rdida de carga en una tubería o canal# es la p,rdida de energía din1mica delluido debido a la ricción de las partículas del luido entre sí ! contra las paredesde la tubería que las contiene. J8K

Pueden ser continuas# a lo largo de conductos regulares o accidental o locali0ada#debido a circunstancias particulares# como un estrec)amiento# un cambio dedirección# la presencia de una v1lvula# etc.

(as p,rdidas de carga en las tuberías son de dos tipos+ p,rdidas primarias !p,rdidas secundarias.

P)r$i$as ri%arias

"on las p,rdidas de supericie en el contacto del luido con la tubería -capa límite#ro0amiento de unas capas de luidos con otras -r,gimen laminar o las de

partículas de luido entre si -r,gimen turbulento.

En este trabajo se )ablar1 de las dos órmulas m1s utili0ados para calcular lasp,rdidas primarias. 4ic)as órmulas se mencionan a continuación+

(a ecuación de >an0en M =illiams -&.& como primer m,todo la cual se e*presade la siguiente manera+


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4onde+ > H P,rdidas por ricción -m G H Caudal -m79s C H Coeiciente C 4 H4i1metro -m ( H (ongitud -m

(a segunda ecuación que se puede utili0ar para calcular las p,rdidas por ricciónes la de 4arc! =eisbac)

5omba

(a bomba es una m1quina que absorbe energía mec1nica ! restitu!e# al líquidoque la atraviesa# energía )idr1ulica J8K. (as bombas se emplean para impulsar toda clase de líquidos como el agua# aceites# combustibles# 1cidos# etc. En eldise2o del sistema de abastecimiento de agua se utili0ar1n bombas centríugas-igura &.% de dierentes tama2os ! potencias de acuerdo a los requerimientos delsistema.


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na bomba centríuga es una m1quina que consiste de un conjunto de paletasrotatorias encerradas dentro de una caja o c1rter# o una cubierta o cora0a. "edenominan así porque la cota de presión que crean es ampliamente atribuible a la

acción centríuga. (as paletas imparten energía al luido por la uer0a de estamisma acción.

Cara!ter"sti!as $el ren$i%iento $e la bo%ba

(as características de rendimiento a velocidad constante que se ilustra en la igura&.F son para una bomba de tipo ! tama2o deinido ! que maneje agua que lu!e avelocidad ! densidad determinada. (a bomba puede operar a cualquier capacidad#desde cero )asta la m1*ima que se ilustra# pero cuando se instala en un sistemaen particular# la bomba operar1 sólo en la intercepción de las características delsistema con la curva de uncionamiento apropiada de la bomba.


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Altura din1mica de bombeo ->5

Representa la cantidad de energía que entrega la bomba por cada mNg9g dellíquido bombeado. "e e*presa !a sea en metros -m en el sistema internacional oen pies -t en el sistema ingl,s.

"i un líquido es transerido de un punto $ a un punto & por una bomba -ver igura&.@# la energía que entrega la bomba ->5 e*presada en metros -m


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Potencia

(a potencia de la bomba es la energía que requiere ,sta para vencer todas las

p,rdidas presentes en un sistema ! poder abastecer con suiciente presión !caudal dic)o sistema

4escripción del uncionamiento del sistema de abastecimiento de agua potable

Comien0a con la succión del agua cruda -agua sin tratar por medio de una bombacentríuga# ubicada en las ad!acencias del río :uere la cual impulsa el agua )acialos tanques de la planta de tratamiento que se encuentra a unos $F'' m de lauente de abastecimiento -río. En ,sta se reali0a el proceso de potabili0ación delagua ! se almacena el agua tratada en otros tanques de dic)a planta paradespu,s poder bombear# con otras bombas centríugas# el agua tratada )acia los

tanques elevados de las comunidades de "an Raael -ubicada a 7'' m apro*. dela planta de tratamiento ! cabecera -ubicada a 8''' m de la población de "anta?e ! el agua que contienen estos tanques a su ve0# abastecer1n a lospobladores de dic)as comunidades por gravedad.

C1lculo del caudal requerido

El c1lculo del caudal que se requiere para abastecer a las comunidades de "anta?, ! Capac)al se reali0ó siguiendo las ormas de la Organi0ación undial de la"alud -O" la cual establece que el consumo de agua diario por persona debe

ser apro*imadamente de &%' litros


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Procedimiento que se utili0ó para medir el caudal del río+

$.N 4el levantamiento topogr1ico -ane*o 5 se eligen tres secciones transversalesdel río

&.N "e calcula un 1rea promedio -Qrea -Prom con las 1reas de las seccionestransversales escogidas en el paso $ -por dic)a Qrea -Prom se asumir1 quepasar1 el agua/ el Qrea -Prom se calcula con la ecuación

7.N tili0ando un objeto lotante -botella de reresco medio llena de agua# para queel viento no inlu!a en las mediciones se mide el tiempo desde que el objeto pasapor el punto A )asta que llega al punto 5/ )abiendo ijado con anterioridad ladistancia entre dic)os puntos.


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(as medidas del tiempo entre los puntos A ! 5 se reali0aron en dierentes ec)as

entre los meses de Enero ! Abril del a2o &''@

C*l!'lo $e la re$ $e t'ber"as

En orma general la red de tuberías parte de las bombas ! se va derivando )acialos distintos lugares. El conjunto se asemeja a un 1rbol# en el cual el tronco seríala tubería principal ! las ramas las derivaciones. Para el c1lculo del sistema esimportante pro!ectar la red de tuberías con la inalidad de conocer por donde )ade pasar# las longitudes de los dierentes tramos# los accesorios que )a de tener#las dierencias de cotas ! los caudales de agua que circular1n por cada punto de

la red.

En este trabajo se pro!ectar1n dos tra0ados de tuberías# en primer lugar el de latubería de acero que abastecer1 la planta de tratamiento dic)o tra0ado sedenominar1 sistema río N planta de tratamiento ! un segundo tra0ado de tuberíaPDC -plastico que abastecer1 las comunidades de coacalco ! san Raael


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C1lculo de la potencia de las bombas

Para el c1lculo de la potencia requerida por las bombas se utili0ar1 la tra!ectoriam1s desavorable a lo largo de la red de tuberías. Este tra!ecto es con recuencia

el m1s largo# pero puede ser uno m1s corto que contenga un n3mero apreciablede cone*iones con grandes p,rdidas de presión.

(a tra!ectoria m1s desavorable tiene una longitud de 87%$m como se puedeapreciar en la igura -color rojo/ tambi,n se puede ver que e*iste una variación decaudales entre los tramos 5 ! 4 por lo que el c1lculo de las p,rdidas por ricciónse reali0ar1 en cada tramo por separado ! despu,s se sumar1n las p,rdidasgeneradas por cada tramo para obtener una p,rdida por ricción total


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Conclusiones

$.N El caudal del río -&%; l9s en la temporada de sequía es suiciente parasatisacer ! asegurar el abastecimiento de agua a las comunidades durante todo ela2o.

&.N (a red de tuberías propuesta en este trabajo tiene como objetivo principal queel sistema no generara muc)as p,rdidas de carga !a que estas comunidades no

cuentan con una buena red de energía el,ctrica# por lo que las bombas no puedenser de muc)a potencia.

7.N (a bomba que se seleccionó para cada sistema ue de ma!or potencia a larequerida por dic)o sistema# !a que el abricante tiene una gama de potenciasijas# a las cuales )ubo que ajustarse a la )ora de la selección.

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