UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

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1 UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS E.A.P. DE INGENIERÍA MECÁNICA DE FLUIDOS Rehabilitación y equipamiento de pozo profundo P-747 para abastecimiento de agua al Condomio Los Ruiseñores de Santa Anita MONOGRAFÍA Para optar el Título de Ing. Mecánico de Fluidos AUTOR Joel Martín Zúñiga Angulo LIMA PERÚ 2008

2 DEDICADO A MIS PADRES POR SU SACRIFICIO Y APOYO INCONDICIONAL A MIS HERMANOS POR SU COMPRENSION EN CADA MOMENTO Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 2

3 AGRADECIMIENTOS A Dios por ser mi creador y guía. A mis padres Madali y Luis por su sacrificio, apoyo y palabras de aliento en los momentos donde más lo necesitaba. A mis hermanos Luis y Renzo, por sus sacrificios para no desconcentrarme en mis momentos de estudio. Al Ing. Raúl Vargas Roncal, por brindarme sus conocimientos siendo alumno de Pre- Grado y su apoyo en la realización de la presente monografía. A la Empresa POBLETE ARQUITECTOS DISEÑO Y CONSTRUCCION S.A. por haberme brindado la confianza de realizar la selección del equipo de bombeo para su proyecto de abastecimiento de agua. A mi querida Escuela Académica Profesional de Ingeniería Mecánica de Fluidos, por acogerme en mis años de Pre-Grado y darme los primeros conocimientos para mi vida profesional. A la biblioteca de mi Escuela Ingeniería Mecánica de Fluidos en la persona de la Sra. Carmen Quezada, por brindarme las facilidades necesarias para recopilar la información referente a mí tema de estudio. A los profesores que se interesaron por mi desarrollo profesional y a todos los amigos que me dieron siempre su apoyo. Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 3

4 INDICE RESUMEN INTRODUCCION ANTECEDENTES OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL OBJETIVOS ESPECIFICOS FUNDAMENTO TEORICO DEFINICIONES TEORICAS REFERENTES AL POZO Y SELECCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO CONCEPTOS FUNDAMENTALES PARAMETROS HIDRAULICOS EN UN ACUIFERO TERMINOS IMPORTANTES EN EL ESTUDIO DE POZO PROFUNDO PARAMETROS DE SELECCIÓN PARA EQUIPOS DE BOMBEO Caudal de Bombeo Altura Dinámica Total (ADT) NPSH Curva del Sistema Relación entre Curva de la bomba y Curva del Sistema CONCEPTOS TEORICOS PARA EL CALCULO DE A.D.T. DEL SISTEMA VELOCIDAD MEDIA DE FLUJO EN LA TUBERIA DE IMPULSION (V) PERDIDA DE CARGA EN LA TUBERIA DE IMPULSION Pérdida de Carga por Fricción. 17 Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 4

5 Pérdida de Carga Locales PARAMETROS PARA EL CORRECTO FUNCIONAMIENTO DEL EQUIPO DE BOMBEO VELOCIDAD ESPECIFICA POTENCIA Potencia Hidráulica Potencia Absorbida Potencia Instalada PROCESO DE REHABILITACION DEL POZO PROFUNDO P INFORMACION DEL POZO P-747 ANTES DE LA REHABILITACION Información Inicial Evolución de la capacidad de producción antes de la rehabilitación TRABAJOS REALIZADOS EN LA RECUPERACION DEL POZO Recuperación del Fondo del Pozo Cepillado de Tubería, Filtros y Limpieza Suministro, Inyección, Recirculación y Evacuación del Producto Químico Desincrustante Desarrollo Aforo o Prueba de Rendimiento Desarrollo por Bombeo Aforo o Prueba de Rendimiento Evaluación de los Resultados de la Rehabilitación ANALISIS DE AGUA CAUDAL SELECCIONADO Y TUBERÍA DE ABASTECIMIENTO MEMORIA DE CÁLCULOS CALCULO DE A.D.T. DEL SISTEMA CALCULO DE PERDIDAS DE CARGA EN LA TUBERIA.. 30 Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 5

6 Cálculo de Pérdidas de Carga por Fricción y Velocidad Media Cálculo de Pérdidas de Carga Local CALCULO DEL SISTEMA DE BOMBEO Determinación de la Curva Característica del Sistema Memoria de cálculo de pérdida de carga por fricción y local Selección, característica y Curva de Operación de Electrobomba Sumergible Relación entre la Curva del Sistema y la Curva de la Bomba Cálculo de Coeficiente de la Velocidad Especifica Cálculo de Potencia del Equipo de Bombeo Potencia Hidráulica Potencia Absorbida Potencia Instalada Cálculo de NPSHd del Sistema RESULTADOS FINALES DISCUSIÓN DE RESULTADOS EN LA REHABILITACION DEL POZO EN LA TUBERIA DE IMPULSION EN LA SELECCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CONCLUSIONES RECOMENDACIONES REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.. 63 REALACION DE FIGURAS ANEXOS 73 Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 6

7 RESUMEN Por estos tiempos es común divisar el desarrollo de varios proyectos de construcción tanto de conjuntos habitacionales como de centros comerciales en diferentes distritos de nuestra ciudad capital. Dichos proyectos obedecen a la gran demanda por parte de la población creciente de Lima que buscan poder obtener una de estas propiedades inmuebles que son ofertadas por parte de las diferentes constructoras del mercado. Es por este motivo que las empresas constructoras están en la continua búsqueda de espacios donde desarrollar proyectos relacionados con la construcción de edificios, conjuntos habitacionales, condominios, etc. Uno de los inconvenientes primarios para el desarrollo de estos proyectos constructivos, es el abastecimiento de agua a los futuros centros habitacionales, ya que es un requerimiento indispensable para obtener los permisos respectivos y las conformidades por parte de la municipalidad de la jurisdicción donde se desarrolla el proyecto y así poder tramitar los títulos de propiedad para cada uno de sus clientes. POBLETE ARQUITECTOS DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN S.A., es una constructora que tuvo inicialmente problemas para resolver el abastecimiento de agua al reservorio de su futura construcción del condominio denominado Los Ruiseñores de Santa Anita que consta de 400 departamentos en su totalidad. El condominio se ubica en el distrito de Santa Anita en la Urb. Los Ficus, lugar donde existe una continua racionalización de agua potable por parte de la compañía SEDAPAL, y esto se da en algunas épocas del año por la sobrepoblación que existe en la zona y el bajo abastecimiento que proporciona el Río Rímac y otros acuíferos superficiales cercanos. La constructora logró obtener que la Compañía SEDAPAL le asignara una fuente de abastecimiento directo al reservorio del condominio de su propiedad mediante un pozo profundo que se encontraba inactivo casi 3 años y que se ubica cerca a la zona del proyecto. La consignación de este acuífero tuvo como condición que la constructora se encargara por un lado de la rehabilitación del pozo profundo para asegurar un buen rendimiento y eficiente vida útil y por otro lado el equipamiento del mismo mediante un moderno equipo de bombeo que asegure que su rendimiento optimo sea tal, que el consumo de energía pueda ser el mínimo posible al igual que los costos por mantenimiento. De esta manera se debía asegurar un abastecimiento continuo al reservorio del condominio y poder proveer continuamente de agua a cada vivienda que conforma el centro habitacional. Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 7

8 En el presente trabajo, en primer lugar se presentará lo que corresponde a las etapas concernientes a la rehabilitación del pozo profundo para luego determinar el rendimiento del mismo y el caudal óptimo al cuál trabajará este acuífero, de tal modo que se pueda obtener el mayor aprovechamiento como fuente de alimentación de agua potable y asegure una larga vida útil. En la segunda parte se presentará el desarrollo de los cálculos realizados en el sistema conformado por la red de tuberías y la selección del equipo de bombeo donde se determinará el tipo de bomba que proporcione un desempeño fiable en el abastecimiento continuo de agua. Finalmente se analizará la relación entre la curva del sistema y la curva del equipo de bombeo las cuales deben coincidir en un punto común llamado Punto Optimo de Operación, el cuál debe ubicarse en la zona de máximo rendimiento dentro de la curva del equipo. Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 8

9 1. INTRODUCCION Lima es una zona costera desértica en la cual el abastecimiento de agua para toda su población existente es imposible poder ser cubierta con recursos superficiales. En algunos sectores una alternativa como fuente de abastecimiento es realizar explotaciones de pozos profundos para poder cubrir estás importantes demandas actuales de consumo de agua. Las fuentes de aguas subterráneas en su gran mayoría bajo una dosis determinada de cloración son aceptadas como potables y por ende aptas para el consumo humano. Un pozo profundo es una fuente subterránea de agua que debe ser responsablemente estudiada antes de su proceso de explotación para poder determinar sus características hidráulicas y rendimiento, ya que si se realizara una sobre explotación de este acuífero se podría echar a perder como una fuente de abastecimiento. La extracción de agua se realiza mediante un equipo de bombeo, el cuál debe ser seleccionado en función del caudal requerido y la altura dinámica del sistema, producto de la diferencia de alturas estática entre el Nivel Dinámico del pozo y el punto más elevado del sistema adicionando las pérdidas de fricción en la tubería y las pérdidas locales. Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 9

10 2. ANTECEDENTES POBLETE ARQUITECTOS DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN S.A. en virtud del CONVENIO DE REHABILITACIÓN Y EQUIPAMIENTO DE INFRAESTRUCTURA suscrito con la Compañía SEDAPAL el 27 de noviembre del 2006, el cual consiste en rehabilitar y equipar el Pozo P-747 Lotización Puente 7 con la finalidad de abastecer de agua potable al Condominio Los Ruiseñores de Santa Anita localizado en terrenos de su propiedad, sito en la Av. Los Ruiseñores Nº 465, distrito Santa Anita. Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 10

11 3. OBJETIVOS 3.1 OBJETIVO GENERAL Poder resolver el abastecimiento de agua al condominio Los Ruiseñores de Santa Anita por una fuente propia, ya que se ubica en una zona donde existen ciertos períodos de racionalización de agua y así poder asegurar un abastecimiento continuo durante todos los días del año a través de la explotación de un pozo profundo. 3.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS Rehabilitar el pozo profundo P-747 propiedad de la Compañía SEDAPAL, mejorar su producción y funcionamiento hidráulico para garantizar el suministro de agua al Condominio Los Ruiseñores de Santa Anita, cuya demanda mínima es de 8 l/s. Determinar la mejor selección de un equipo de bombeo que asegure la extracción de agua que cubrirá la demanda con el caudal proyectado. Elaborar la Curva del Sistema a partir de determinar el A.D.T. para diferentes regímenes de caudal. Relacionar las Curva del Sistema con la Curva de Operación del equipo de bombeo seleccionado, con lo cual determinaremos el Punto Óptimo de Operación. Indicar las consideraciones básicas que se deben tener en cuenta para obtener el mayor rendimiento de un pozo profundo y así asegurar un eficiente abastecimiento de agua. Analizar los parámetros hidráulicos para la correcta selección y funcionamiento del equipo de bombeo que se encargará de la extracción de agua del acuífero. Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 11

12 4. FUNDAMENTO TEORICO 4.1 DEFINICIONES TEORICAS REFERENTES AL POZO Y SELECCIÓN DEL EQUIPO DE BOMBEO El pozo profundo es un acuífero de gran importancia en la actualidad por ser una fuente alternativa para el abastecimiento de agua, pero que su explotación debe ser racional y debe ser regida por un responsable estudio previo para asegurar una vida útil prolongada y aprovechar su rendimiento hidráulico. Este estudio determinará el adecuado diseño y construcción de esta fuente de agua CONCEPTOS FUNDAMENTALES Acuífero Se denomina así al estrato o formación geológica que contiene agua en cantidad apreciable y que permite que circule a través de ella con facilidad. Acuífero Libre Son aquellos en los cuales existe una superficie libre del agua encerrada en ellos y que se encuentra a presión atmosférica. La superficie del agua será el nivel freático y podrá estar en contacto directo con el aire o no, pero lo importante es que no tenga por encima ningún material impermeable. En estos acuíferos, al perforar pozos que los atraviesen total o parcialmente, el agua alcanza un nivel que sería el mismo que tendría dentro de la formación geológica, es decir el nivel freático (nivel real) coincide con el nivel piezométrico (nivel ideal que alcanzaría el agua a presión atmosférica). Pozo profundo Un pozo de profundidad superior a los 30 m, generalmente con revestimiento impermeable, y por lo tanto poco afectado por las impurezas del agua superficial, generalmente extrae agua de la zona de saturación, que a pesar de ser relativamente pura, puede también ser dura. En la FIGURA Nº 1 de la sección FIGURAS podemos encontrar los términos más importantes con los que podemos realizar la descripción de un pozo profundo. Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 12

13 4.1.2 PARAMETROS HIDRAULICOS EN UN ACUIFERO E.A.P. Ingeniería Mecánica de Fluidos Los parámetros que describen el comportamiento hidráulico de un acuífero son: Permeabilidad (K) Cualitativamente refleja la facilidad que un cuerpo ofrece a ser atravesado por un fluido, en nuestro caso el agua, y se define como el caudal que pasa por una sección del acuífero de superficie unitaria bajo un gradiente hidráulico unitario a una temperatura fija determinada. En general se expresa en m/día. Transmisibilidad (T) Nos indica la capacidad de un acuífero de transmitir agua. Esta circulación horizontal por una formación geológica será una combinación de la permeabilidad y del espesor. Coeficiente de Almacenamiento (S) Es el volumen de agua liberado por una columna de base unidad y de altura todo el espesor del acuífero cuando el nivel piezométrico desciende una unidad. Si consideramos 1 m 2 de acuífero libre y hacemos descender 1 metro su superficie freática el volumen de agua que habremos extraído será la porosidad eficaz. Es un valor adimensional (volumen / volumen) y para acuíferos libres su valor oscila entre 0.01 y 0.3, siendo el intervalo más frecuente entre 0.1 y TERMINOS IMPORTANTES EN EL ESTUDIO DE POZO PROFUNDO En el estudio de un pozo profundo hay muchos términos de suma importancia que necesitan ser comprendidos, ya que se emplearán en las pruebas de bombeo que describirán sus características fundamentales. La descripción de estos términos la realizamos a continuación: Nivel Estático del Agua.- Es el nivel a que el agua permanece dentro del pozo cuando no se está extrayendo agua del acuífero por bombeo o por descarga libre. Se expresa como la distancia desde la superficie del terreno (o desde algún punto de referencia cercano a este) hasta el nivel del agua en el pozo. Nivel Dinámico.- Es el nivel a que se encuentra el agua dentro del pozo conforme avanza el bombeo. Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 13

14 Abatimiento.- este parámetro nos indica la diferencia entre el nivel estático y el nivel dinámico. Caudal Específico.- Se llama así al parámetro que relaciona la descarga por unidad de abatimiento y lo obtenemos dividiendo la descarga por el abatimiento en un determinado tiempo que será el mismo para estos dos parámetros. Rendimiento del pozo.- Este término mide el volumen que descarga el pozo por unidad de tiempo cuando está siendo bombeado o por flujo natural. Las unidades en que se mide son m3/seg. o lt/seg. Rendimiento Específico.- es la relación entre la cantidad de agua que puede drenar libremente el material y el volumen total de la formación, resultando siempre menor que la porosidad total. Un acuífero de textura fina tendrá un rendimiento específico pequeño, mientras que un acuífero de textura gruesa tendrá uno mayor, ya que es capaz de producir una mayor cantidad de agua almacenada PARAMETROS DE SELECCIÓN PARA EQUIPÒS DE BOMBEO Algunos de los parámetros importantes dentro del sistema donde se implementará un equipo de bombeo son los siguientes: Caudal de Bombeo, Altura Dinámica Total (A.D.T.) y el NPSH disponible. Además siguiendo la metodología para hallar el A.D.T. al variar la extracción de volúmenes de agua (caudal) podemos elaborar la gráfica de la Curva del Sistema. Es importante determinar la Curva del Sistema para poder relacionarla con la Curva de Operación de la Bomba y así seleccionar el equipo cuyo punto de operación se encuentre en el área de mayor rendimiento. Esto garantizará que el trabajo de la bomba sea el más eficiente y por ende el de menor costo posible en cuanto al consumo de energía. La descripción de cada uno de ellos la precisamos a continuación: Caudal de Bombeo.- Es aquel caudal requerido para abastecer al reservorio y que es producido por el pozo con un cierto descenso en el nivel de agua respecto del nivel estático cuando se realiza la extracción del acuífero. A este nivel de descenso se le denomina nivel dinámico y se obtiene de las pruebas de bombeo que se realiza al pozo antes de la puesta en operación. Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 14

15 Altura Dinámica Total (ADT).- Representado por el nivel máximo de las aguas en el sitio de llegada (nivel máximo de descarga al reservorio) y el nivel dinámico del pozo incluido las pérdidas de carga totales (fricción y locales) desarrolladas durante la succión y descarga. También se obtiene por la sumatoria de la altura de impulsión más altura de succión NPSH.- El término (NPSH) empleado en las bombas e instalaciones significa Net Positive Suction Head (Altura Neta Positiva de Aspiración). NPSH se define como la energía neta (=energía total menos la tensión de vapor) en la boca de aspiración de la bomba. El término cavitación está estrechamente relacionado con (NPSH). La cavitación es la formación de burbujas de vapor al descender la presión estática por debajo de la tensión de vapor del líquido y su posterior desaparición (implosión) al subir la presión por encima de la tensión de vapor. Este proceso produce golpes puntuales de alta presión. Si las burbujas están junto o próximas a una superficie, ej. Pared o alabe del impulsor, los resultados de la implosión también llamado Microjets, golpean la superficie de la pared / alabe del impulsor a alta velocidad causando un fuerte desgaste. Esto explica la estructura porosa tan característica de los materiales sometidos a cavitación. Dos parámetros importantes que debemos tener en cuenta son el NPSH requerido y el NPSH disponible. El NPSH requerido (NPSHr) por la bomba es una característica de diseño y construcción del equipo y equivale a la energía mínima que debe tener el fluido a la entrada del primer impulsor de la bomba, con el fin de evitar que disminuya por debajo de la presión de vapor del líquido, lo que traería como consecuencia la formación de burbujas de vapor y la consiguiente cavitación. El NPSHr por la bomba es invariable y no depende del sitio donde se instala, es función únicamente del caudal bombeado. El NPSH disponible está relacionado con la instalación (sistema) y debe tener una energía mayor que la necesaria de la bomba: NPSH disponible > NPSH requerido Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 15

16 NPSHd = NPSHr m. (caso mínimo) E.A.P. Ingeniería Mecánica de Fluidos El cálculo del NPSHd se puede realizar por la siguiente relación: Donde: NPSHd = (Pat. Pv) + (Hb Hd) - p Pat. = Presión atmosférica Pv = Presión de vapor del líquido Hd = Nivel Dinámico Hb = Altura del nivel de referencia a centro de ojo del primer impulsor. p = Perdidas por fricción en tuberías y perdidas locales en la succión y descarga. En la FIGURA Nº 2 se representan los datos que se deben tener en cuenta dentro del sistema para el cálculo del NPSHd Curva del Sistema.- La curva características del sistema HDT(Q) también conocida como la curva de altura de la instalación o de la tubería representa la altura total requerida de un sistema en función del caudal. La altura total del sistema es generalmente la suma de un componente, altura estática, independiente del caudal y un componente que depende de la altura de instalación, del tipo de tubería, longitud de la misma y los accesorios, la altura dinámica. En la FIGURA Nº 3 se indican los componentes para la elaboración de la Curva del Sistema Relación entre Curva de la Bomba y Curva del Sistema.- El punto de trabajo de la bomba es aquel en que la altura total generada por ésta es igual a la altura necesaria de la instalación: en otras palabras, el punto donde se cruza la curva H(Q) de la bomba y la del sistema H a (Q). Esto determina el caudal Q que puede ser suministrado por la bomba a través del sistema así como los valores de potencia absorbida P, de rendimiento η y de NPSH requerido (NPSHr) de la bomba. Una importante condición para el funcionamiento real en el punto de trabajo también dependerá como se explicó en un punto anterior que el NPSH disponible (NPSHd) de la instalación tiene que ser superior al NPSH requerido (NPSHr) de la bomba al menos en el margen de la seguridad. El caudal requerido es normalmente el parámetro principal en el momento de seleccionar una bomba para un sistema determinado; la Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 16

17 altura total del sistema (= altura de la bomba) se calcula después, sobre la base de unas condiciones de funcionamiento previamente dadas. En el FIGURA Nº 4 se presenta las características referentes a la relación entre la Curva del Sistema y la Curva de la Bomba. 4.2 CONCEPTOS TEORICOS PARA EL CÁLCULO DE A.D.T. DEL SISTEMA VELOCIDAD MEDIA DE FLUJO EN LA TUBERIA DE IMPULSIÓN (V) La velocidad media axial del fluido es la relación entre el caudal en un punto definido y la sección transversal en ese punto. Q V= en m/s ; con Q en m 3 /s y A en m 2 A Desarrollando también el área de la tubería podemos deducir la siguiente ecuación: Donde: V 4 Q = π D V = Velocidad media del agua a través de la tubería (m/s) D = Diámetro interior comercial de sección transversal de la tubería (m) Q = Caudal de diseño especificado para bombeo (m3/s) PERDIDA DE CARGA EN LA TUBERÍA DE IMPULSION Perdida de Carga por Fricción Para el cálculo de pérdidas por fricción en tuberías haremos uso de la siguiente formula de HAZEN WILLIAMS: Q = C D S Despejando el valor de S obtenemos lo siguiente: S = 1.85 Q C D Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 17

18 Una vez calculado el valor de S en función de los parámetros indicados que deben ser conocidos, para hallar la carga de pérdida total lo relacionamos con la longitud de la tubería existente en la instalación mediante la siguiente ecuación: Donde: H f = S L Q = Caudal de bombeo (m3/s) C = Coeficiente de rugosidad de HAZEN WILLIAMS D = Diámetro interior comercial de la tubería seleccionada (m) S = Pendiente de la línea de energía o gradiente hidráulico (m/m) H f = Pérdida de carga por fricción (m) L = Longitud de tubería con diámetro constante (m) Coeficiente de Rugosidad C Este parámetro es empleado para el cálculo de la perdida de carga por fricción con la fórmula de HAZEN WILLIAMS y que depende del tipo de tubería a utilizar. Para el presente proyecto de abastecimiento de agua desde pozo profundo hasta el reservorio del condominio Los Ruiseñores de Santa Anita la tubería empleada en el sistema de impulsión es de material ACERO SCHEDULE 40 y PVC para lo cual haremos uso de las siguientes constantes de rugosidad de HAZEN WILLIAMS para estos materiales: Para tubería de Acero Sch. 40, C = 120 Para tubería de PVC, C = Pérdida de Carga Locales Cuando se produce concentración local de turbulencias y, por ello, una pérdida de carga localizada en el accesorio que produce los cambios de sección o dirección, tenemos pérdidas locales o singulares. La expresión que usaremos pertenece a la teoría de Borde-Belanger la cual depende del coeficiente de pérdida por cada accesorio y la velocidad media del flujo. Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 18

19 Donde: H l = K 2 V 2g V = velocidad media del flujo en la sección de referencia (m/s) K = coeficiente de rozamiento del accesorio. Nota: La suma de los coeficientes de rozamiento K de todos los accesorios, sólo es correcto si todos tienen el mismo diámetro nominal. 4.3 PARAMETROS PARA EL CORRECTO FUNCIONAMIENTO DEL EQUIPO DE BOMBEO Dos parámetros importantes para el buen funcionamiento del equipo de bombeo son la velocidad específica que determina la velocidad de giro al igual que la forma del impulsor para conseguir el máximo rendimiento, y la potencia requerida del equipo que determina la potencia nominal del motor VELOCIDAD ESPECIFICA ( n s ) Un determinado punto de servicio con un caudal Q y una altura total H se puede conseguir mediante bombas centrífugas con impulsores de diferentes formas, dependiendo de la velocidad. La velocidad específica es el valor característico de la forma del impulsor. Este término se define como la velocidad de un impulsor, geométricamente similar en todos los aspectos a aquel que para una altura total H s de 1 m da un caudal Q s de 1 m 3 /s. La velocidad específica se refiere a los datos de funcionamiento en el punto de máximo rendimiento de un impulsor a diámetro máximo. En las bombas de varias etapas se refiere exclusivamente a los datos de funcionamiento de la primera etapa. La expresión matemática para la velocidad específica es: 3 N( r. p. m.) Qb ( m / s) ns = 3 4 HT ( m) Z Donde: N = Revoluciones de equipo de bombeo Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 19

20 Q b = Caudal de bombeo H T = Altura Dinámica Total Z = Número de rodetes en serie en una bomba multietápica POTENCIA E.A.P. Ingeniería Mecánica de Fluidos Potencia Hidráulica ( P u) La potencia hidráulica dada por la bomba es la potencia útil trasmitida por la bomba al líquido bombeado. La unidad de potencia en el Sistema Internacional de Unidades (SI) es el vatio (W). En la práctica es habitual considerar la potencia en Kw. Esto se expresa con la siguiente ecuación: Donde: Q H P u = ρ en Kw 367 Q = Caudal de bombeado (lt/s) H = Altura Dinámica Total (m) ρ = Densidad del fluido (Kg/dm 3 ) Potencia Absorbida (P) Es la potencia absorbida por la bomba en el eje o el acoplamiento. Esta potencia es la que requiere la bomba para su normal funcionamiento. Es mayor que la potencia dada por la bomba P u, siendo la diferencia entre ambas las pérdidas en la bomba. Si el rendimiento η b de la bomba, que representa las pérdidas en la misma, es conocido, la potencia absorbida por la bomba puede expresarse por la siguiente ecuación: Donde: P Pu ρ Q H = = η 367 η b b en Kw H = Altura dinámica total (m) Q = Caudal de bombeo (l/s) Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 20

21 = Eficiencia de la bomba (%) nb Potencia Instalada (P i ) Es la potencia requerida por el conjunto motor bomba cuando estos son acoplados. La expresión que determina la potencia instalada es la siguiente: Donde: P i ρ Q H = en Kw 367 η c n c = Eficiencia del conjunto motor bomba (%) n = n n c b m La eficiencia de la bomba obtenida por la transformación de la energía mecánica de rotación en energía potencial del fluido y la eficiencia del motor obtenida de la transformación de la energía eléctrica en energía mecánica de rotación componen la eficiencia del sistema de conjunto que describe el grado de aprovechamiento energético que tiene un sistema al suministrarle una energía determinada, y como este llega a convertirla en energía útil ganada por el fluido. Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 21

22 5. PROCESO DE REHABILITACION DEL POZO PROFUNDO P INFORMACIÓN DEL POZO P- 747 ANTES DE LA REHABILITACIÓN Información Inicial Año de Perforación : 1997 Método de perforación : Rotación, con circulación directa del fluido Profundidad : 100 m Niveles y Producción en el Año 1999 Nivel estático Nivel Dinámico Abatimiento Caudal Rendimiento específico : m : m : m : 13 l/s : 0.33 l/s/m Diseño Técnico del Pozo m Entubado ciego Ф15 x 6.3mm de espesor Filtros tipo Puente Trapezoidal acero inoxidable Ф15 x 4mm Entubado ciego Ф15 x 6.3mm de espesor Filtros tipo Puente Trapezoidal acero inoxidable Ф15 x 4 mm Entubado ciego Ф15 x 6.3mm de espesor. Perfil Litológico m Sin información Canto rodado, gravas, guijarros con arena gruesa a fino Cantos rodados, gravas guijarros, arena, lentes arcillosas Matriz arcillosa, cantos rodados, gravas, guijarros, arenas Cantos rodados, gravas guijarros, arena, lentes arcillosas Matriz arcillosa limosa, cantos rodados, gravas, arenas Matriz arcillosa limosa, con rocas angulosas, arenas Basamento rocoso. Las Características del diseño y perfil litológico del pozo se encuentran representadas en la FIGURA Nº 5 de la sección FIGURAS. Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 22

23 5.1.2 Evolución de la capacidad de producción antes de la rehabilitación En el CUADRO Nº 1 se presenta la evolución de la producción del pozo y de su funcionamiento hidráulico, para los períodos más representativos entre los años 1999 y De acuerdo a la predominancia de arcilla, especialmente por debajo de los 50 m de profundidad y a la presencia del basamento rocoso a los 96 m, la producción del pozo alcanzó a solo 13 l/s con un significativo abatimiento (39.90 m) y escaso rendimiento específico (0.33 l/s/m). En el año 1999 cuando el nivel de la napa se ubicaba a los m, su nivel dinámico para 13 l/s llegó a los m de profundidad, dejando inactivos 27 m de filtros de los 28 m que tiene el pozo. A partir del año 2000 el nivel de la napa se encuentra entre los 40 y 41 m de profundidad, con lo cual se ha mejorado su funcionamiento hidráulico, con 14.6 m de filtros activos, disminuyendo el abatimiento casi 10 m y mejorando su rendimiento específico de 0.33 l/s/m a 0.44 l/s/m, esto debido a la recuperación del nivel de la napa en m. Dicha recuperación del nivel de la napa se debió a la disminución de la explotación que se ha producido regionalmente en los valles del Rímac y Chillón, como consecuencia de las medidas que implementó SEDAPAL para afrontar el estado de sobreexplotación en que se encontraban los acuíferos Rímac y Chillón, señalándose entre ellas, la reducción de pérdidas por fugas en los domicilios a través de la micro medición, uso conjunto con las aguas superficiales provenientes de la Planta la Atarjea, la incorporación de 3 m3/s de agua proveniente del Proyecto Marca III, así como por el programa de recarga artificial inducida en el lecho del río Rímac. CUADRO Nº 1 Evolución de la Capacidad de Producción del Pozo P-747 FECHA MEDIDAS Q l/s NE m ND m ABAT m R E l/s/m 24/03/ /10/ /04/ Q = Caudal NE= Nivel Estático ND= Nivel Dinámico ABAT: Abatimiento RE: Rend. Específico Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 23

24 5.2 TRABAJOS REALIZADOS EN LA RECUPERACIÓN DEL POZO Los trabajos que se han ejecutado para la rehabilitación del pozo, según especificaciones técnicas previamente establecidas son: Transporte, instalación y retiro de la maquinaria, equipos y herramientas para la rehabilitación, prueba de aforo, limpieza y desinfección. Recuperación de fondo del pozo. Cepillado de tubería y filtros del pozo y limpieza. Suministro, inyección, recirculación y evacuación de productos químicos desincrustantes. Desarrollo del pozo por capas, por pistoneo, y sobre bombeo. Aforo o Prueba de rendimiento. Desinfección del pozo. Limpieza y eliminación de desmonte. A continuación se describe los trabajos realizados Recuperación del Fondo del pozo Antes de iniciar la recuperación del pozo, se verificó que la profundidad del pozo se encontraba a 97m, habiéndose verificado un arenamiento de 3.00 mts., el cual fue retirado mediante cuchareo sucesivo, previa remoción del fondo con broca de perforación Cepillado de Tubería, Filtros y Limpieza Mediante cepillo de acero fue cepillado tubería y filtros, durante 8 horas continuas, de acuerdo lo indicado en las especificaciones técnicas, con mayor incidencia en la columna de filtros. El cepillado continuó posteriormente con cepillo de nylon y después de haberse aplicado el producto químico desincrustante, como se explica más adelante Suministro, Inyección, Recirculación y evacuación del Producto Químico Desincrustante Se utilizó 60 Kg. del producto ADVANT ACW3, aplicándose inicialmente el 80% (48kg), mediante el dispositivo instalado inicialmente, constituido por un recipiente de 1000 litros, una tubería de fierro galvanizado de ¾ y una bomba dosificadora. Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 24

25 La mezcla del producto se hizo en el recipiente utilizando una proporción de 10 litros de agua por 1 kg. del polímero Advant ACW3, e inyectándose a lo largo de la columna de filtros a través de la tubería ¾ y mediante la bomba de inyección. El producto fue agitado en el interior del pozo mediante el sistema de pistoneo, dejándose en reposo durante 12 horas. Al cabo de las 12 horas de reposo del polímero ADVANT ACW3, se inyectó el 20% restante del polímero (12 kg.), haciendo llegar hasta la columna de filtros, agitando con pistón y realizando el segundo cepillado con cepillo de nylon, durante 1h Desarrollo El pozo fue desarrollado por el método de pistoneo, durante 72 horas, habiéndose constatado arenamientos de 2.50m a 1.5m en 10 a 12 horas de pistoneo cada vez.en las últimas 12 horas de pistoneo se ha producido 1.5m de arenamiento, equivalente a 0.12 m/hora o 0.06m cada 30 minutos, muy por debajo del límite máximo de 0.20m por cada 30 minutos, según especificaciones técnicas. La evacuación de los sólidos provenientes del cepillado y desarrollo del pozo se realizó mediante procesos de cuchareo y posteriormente los sedimentos finos mediante bombeo Aforo o Prueba de Rendimiento Para la prueba de rendimiento se ha utilizado una electrobomba sumergible marca GRUNFOS, con capacidad hasta de 30 l/s, habiéndose instalado la canastilla de la bomba a los 90m de profundidad. Las 72 horas asignados para el aforo se distribuye de la siguiente manera: Bombeo de desarrollo : 24 horas Aforo para curva de rendimiento : 46 horas Evaluación del pozo : 02 horas Desarrollo por Bombeo Este proceso ha consistido en someter el pozo a diferentes regímenes de bombeo durante las primeras 24 horas, con caudales de 6, 10,15 y 18 l/s, cambiándose el régimen después de obtenerse agua limpia, libre de sedimentos finos. Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 25

26 En cada cambio de régimen se ha observado agua turbia, predominando residuos de bentonita, el que ha quedado desde la construcción del pozo en 1997, que fue por el método de rotación. Al final de cada régimen se ha obtenido agua limpia, libre totalmente de sedimentos finos Aforo o Prueba de Rendimiento En la prueba de rendimiento, el pozo fue sometido a 4 regímenes de bombeo, durante 46 horas, habiéndose registrado la siguiente información sobre los caudales y niveles de agua. Las medidas del nivel de agua en el pozo se ha tomado en un punto de referencia localizado a 1.12 m sobre la superficie del suelo, por lo que para referirse dichas medidas al nivel del suelo, con fines de comparaciones con medidas realizadas en años anteriores, a los niveles medidos se ha descontado 1.12m, según se puede observar en el CUADRO Nº 2 CUADRO Nº 2 Resultados de la Prueba de Rendimiento con PR/S = 0.00 CAUDALES l/s NIVEL DINAMICO (m) TIEMPO (hora) Cabe señalar que para realizar los trabajos de rehabilitación se ha soldado provisionalmente un tubo de 15 desde la boca del pozo localizado a m de profundidad hasta +1.12m sobre el nivel del suelo. En el gráfico de la curva de rendimiento (FIGURA Nº 6), se puede apreciar que el punto crítico, a partir del cual se presenta una desproporción entre el abatimiento y caudal del pozo corresponde a los 15 l/s.por lo tanto el caudal óptimo de producción se sitúa antes de los 15 l/s, señalándose como el más recomendable 12 l/s, en donde se puede apreciar que la totalidad de filtros se encuentran activos. Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 26

27 En la FIGURA Nº 6 se presenta la Curva de Rendimiento obtenida para el pozo. En el CUADRO Nº 3 se indican los valores de la capacidad específica del pozo, los cuales disminuyen en función del caudal y de los correspondientes abatimientos, desde 0.75 l/s/m para 8.4 l/s, hasta 0.52 l/s/m para 18 l/s. Para el caudal de explotación recomendado corresponde 0.71 l/s/m CUADRO Nº 3 Capacidad Específica del Pozo 747 Lotización Puente 7 CAUDALES NIVEL DINAMICO NIVEL ESTATICO ABATIMIENTO C.E l/s (m) (m) (m) (l/s/m) Evaluación de los Resultados de la Rehabilitación En el CUADRO Nº 4 y FIGURA Nº 7, encontraremos la información de caudales y niveles registrados años anteriores, en comparación con las medidas realizadas después de la rehabilitación, observándose el mejoramiento obtenido tanto en caudal y rendimiento especifico como en una disminución de las pérdidas de carga, evidenciados por la disminución de la profundidad del nivel dinámico. Así para el mismo caudal de 12 l/s medidos en el 2000 y 2007 se observa que en el 2007 después de la rehabilitación, el nivel dinámico ha disminuido en 16 m. Asimismo se observa que el rendimiento específico ha mejorado de 0.37 l/s/m a 0.71 l/s/m Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 27

28 CUADRO Nº 4 Evolución de la Capacidad de Producción del Pozo P-747 FECHA Q NE ND ABAT R E CURVA MEDIDAS l/s m m m l/s/m A 24/03/ B 20/10/ C 13/04/ D 27/06/ ANÁLISIS DE AGUA Durante la prueba de aforo del pozo se ha extraído dos muestras de agua y fueron remitidas para su análisis físico, químico y bacteriológico, cuyos resultados se adjuntan en la sección ANEXOS. Los resultados del análisis físico químico muestran que el agua cumple con los límites máximos permisibles de Potabilidad y en particular con lo exigido por la SUNASS. Desde el punto de vista bacteriológico, para el agua es necesaria una pequeña dosis de cloro para alcanzar los límites permisibles, lo cual se logrará con el equipo de cloración que necesariamente se instalará en el cuarto de operación del pozo. 5.4 CAUDAL SELECCIONADO Y TUBERIA DE ABASTECIMIENTO Según el análisis realizado y trabajos preliminares al equipamiento del acuífero, se determinó que el caudal óptimo de funcionamiento por parte del pozo y que garantiza una mayor vida útil es de 12 lt/s. Como se trata de la rehabilitación de un acuífero ya existente y que anteriormente tuvo el mismo fin de abastecimiento de agua a la comuna cercana, es que se determinó utilizar la tubería ya instalada a la salida de la cámara del cuarto de operación y ramal de descarga. Dicha tubería se encontró en buenas condiciones y preparada para volver a ser usada como línea de impulsión. Esta tubería es de material de PVC y a través de su recorrido toma diferentes diámetros los cuales se detallan a continuación en el CUADRO Nº 5: Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 28

29 CUADRO Nº 5 Recorrido y Longitudes de Tubería Existente Instalada TRAMO SALIDA DE POZO AV. VARGAS MACHUCA AV. VARGAS MACHUCA (HASTA LA AV. 7 DE JUNIO) AV. 7 DE JUNIO (DESDE LA AV. VARGAS MACHUCA HASTA LA AV. BOLOGNESI) AV. BOLOGNESI (DESDE LA AV. 7 DE JUNIO HASTA LA AV. MANUEL DE LA TORRE UGARTE) AV. MANUEL DE LA TORRE UGARTE Y AV. LOS RUISEÑORES. DIAMETRO (mm) MATERIAL LONGITUD (m) 250 PVC PVC PVC PVC PVC El mapa de recorrido total de la tubería de PVC podemos ubicarlo en la sección ANEXOS. Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 29

30 6. MEMORIA DE CALCULOS 6.1 CALCULO DE A.D.T. (Altura Dinámica Total) DEL SISTEMA CALCULO DE PERDIDAS DE CARGA EN LA TUBERIA El sistema cuenta con una instalación de tubería que anteriormente ha funcionado para el abastecimiento de agua, pero que por problemas acuíferos en el pozo se dejo de realizar la explotación de esta fuente de agua subterránea y que actualmente se busca rehabilitar la misma haciendo uso de la tubería existente en la línea de impulsión a la salida de la cámara donde se ubican los equipos de control y que conducirán el agua hasta la Av. Manuel de la torre Ugarte donde se conectaran con la tubería instalada que transportará el agua directamente al reservorio del condominio Los Ruiseñores de Santa Anita. Para realizar el cálculo de A.D.T. (Altura Dinámica Total), que será dependiente del caudal actual a suministrar, usaremos el valor de 12 lt/s (0.012 m 3 /s) que fue seleccionado en el capítulo correspondiente a la Rehabilitación del Pozo como el Caudal Optimo del acuífero para el suministro de agua al reservorio del condominio Los Ruiseñores de Santa Anita. Las descripción de las tuberías instalada como línea de impulsión que van desde la salida de la válvula check del equipo de bombeo hasta la entrada al reservorio del condominio Los Ruiseñores de Santa Anita se encuentran descritas en el CUADRO Nº 6 con sus respectivas longitudes, diámetros, material y recorrido, para poder realizar los cálculos hidráulicos respectivos. Para el cálculo de la Altura Dinámica Total del sistema realizaremos el cálculo de la pérdida de carga por fricción y la pérdida de carga locales, haciendo uso de los teoremas hidráulicos más apropiados para instalaciones de tuberías. Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 30

31 CUADRO Nº 6 Resumen de características y recorrido de línea de impulsión de sistema de abastecimiento TRAMO RECORRIDO MATERIAL TRAMO 1 TRAMO 2 SALIDA DE EQUIPO DE BOMBEO HASTA CODO DE DESCARGA CODO DE DESCARGA DEL POZO HASTA SALIDA DE LA CAMARA DE EQUIPOS DE CONTROL ACERO SCH. 40 ACERO SCH. 40 DIAMETRO (mm) LONGITUD (m) TRAMO 3 POZO AV. VARGAS MACHUCA PVC TRAMO 4 TRAMO 5 TRAMO 6 TRAMO 7 AV. VARGAS MACHUCA (HASTA LA AV. 7 DE JUNIO) AV. 7 DE JUNIO (DESDE LA AV. VARGAS MACHUCA HASTA LA AV. BOLOGNESI) AV. BOLOGNESI (DESDE LA AV. 7 DE JUNIO HASTA LA AV. MANUEL DE LA TORRE UGARTE) AV. MANUEL DE LA TORRE UGARTE Y AV. LOS RUISEÑORES PVC PVC PVC PVC Cálculo de Pérdidas de Carga por fricción y Velocidad Media La pérdida de carga por fricción la calcularemos para cada tramo de tubería haciendo uso de la fórmula de HAZEN WILLIAMS, descrita en el CAPITULO 4 relativo al Fundamento Teórico y que depende del tipo de tubería a utilizar. Para hallar la velocidad media del flujo en cada tramo de tubería haremos uso de la ecuación de continuidad, y la metodología de cálculo se presenta a continuación para cada tramo descrito: TRAMO 1: SALIDA DE ELECTROBOMBA HASTA CODO DE DESCARGA Datos Caudal de bombeo : m3/s Longitud del tramo (L) : 74 mts Coeficiente de rugosidad C para tubería ACERO SCH 40 : 120 Diámetro interno de tubería ACERO SCH 40, DN 4 (100 mm.) : m Haciendo uso de la expresión de HAZEN WILLIAMS: Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 31

32 m s H = 74m f ( 0.102m) H f = m. Realizamos también el cálculo de la velocidad media mediante la fórmula de continuidad: m V s 1= π 2 (0.102m) 3 V1= Se realiza la misma metodología para los tramos restantes. m s TRAMO 2: CODO DE DESCARGA HASTA SALIDA DE CAMARA DE CONTROL Datos Caudal de bombeo : m3/s Longitud del tramo (L) : 6 mts Coeficiente de rugosidad C para tubería ACERO SCH 40 : 120 Diámetro interno de tubería ACERO SCH 40, DN 4 (100 mm.) : m m s H = 6m f ( 0.102m) H f = m. V m = s π (0.102m) 3 2 V2= m s Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 32

33 TRAMO 3: SALIDA DE CAMARA DE CONTROL Av. VARGAS MACHUCA Datos Caudal de bombeo : m3/s Longitud del tramo (L) : 20 mts Coeficiente de rugosidad C para tubería de PVC : 135 Diámetro interno de tubería PVC 250 mm (10 ) Clase10 : m m s H = 20m f ( 0.247m) H = f m m V s 3= π (0.247m) 3 2 V3= m s TRAMO 4: Av. VARGAS MACHUCA (hasta Av. 7 DE JUNIO) Datos Caudal de bombeo : m3/s Longitud del tramo (L) : mts Coeficiente de rugosidad C para tubería antigua de PVC : 135 Diámetro interno de tubería PVC 150 mm (6 ), Clase 10 : m m s H = m f ( 0.152m) H = f 4 m. Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 33

34 V m = s π (0.152m) 3 2 V4= m s TRAMO 5: Av. 7 DE JUNIO (Desde Av. V. MACHUCA hasta Av. BOLOGNESI) Datos Caudal de bombeo : m3/s Longitud del tramo (L) : mts Coeficiente de rugosidad C para tubería antigua de PVC : 135 Diámetro interno de tubería PVC 150 mm (6 ) Clase 10 : m 3 m s H = m f ( 0.152m) 1.85 H = f m. V m = s π (0.152m) 3 2 V5= m s TRAMO 6: Av. BOLOGNESI (Desde la Av. 7 DE JUNIO hasta la Av. MANUEL DE LA TORRE UGARTE Datos Caudal de bombeo : m3/s Longitud del tramo (L) : mts Coeficiente de rugosidad C para tubería antigua de PVC : 135 Diámetro interno de tubería PVC 250 mm (10 ) Clase 10 : m Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 34

35 3 m s H = 355m f ( 0.247m) E.A.P. Ingeniería Mecánica de Fluidos 1.85 H = f m. V m = s π (0.247m) 3 2 V6= m s TRAMO 7: Av. MANUEL DE LA TORRE UGARTE y Av. LOS RUISEÑORES Datos Caudal de bombeo : m3/s Longitud del tramo (L) : mts Coeficiente de rugosidad C para tubería nueva de PVC : 135 Diámetro interno de tubería PVC 110 mm (4 ) Clase 10 : m m s H = m f ( 0.103m) H = f 7 m. V m = s π (0.103m) 3 2 m V = s Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 35

36 La Pérdida de Carga Total por fricción será la siguiente: H f T = H f 1 + H f 2 + H f 3 + H f 4 + H f 5 + H f 6 + H f 7 H = m. f T Cálculo de Pérdidas de Carga Local La expresión que usaremos para determinar las pérdidas locales en cada tramo de la línea de impulsión será el teorema de Borde-Belanger, teniendo en cuenta los accesorios y los cambios de dirección de los tramos de tubería. El resumen de los accesorios instalados a lo largo de la tubería se describen a continuación para cada tramo con sus respectivos valores de coeficientes de pérdidas locales K obtenidos de manuales especializados en hidráulica y de catálogos de los fabricantes de tuberías de PVC y Acero Sch. 40. TRAMO 1 Accesorios Cantidad K Total Válvula Check Codo de 90º Sumatoria de Coeficientes (k) 3.4 La velocidad calculada en este tramo de tubería correspondía a 1.47 m/s con lo cual la pérdida local será la siguiente: H l 1 m 2 (1.47 ) = 3.4 s m 2 (9.81 ) 2 s H = m l1 Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 36

37 TRAMO 2 Accesorios Cantidad K Total Codo 45º Codo de 90º Válvula de Aire Tee Válvula Check Válvula Mariposa Cambio de sección (4 10 ) Sumatoria de Coeficientes La velocidad calculada en este tramo de tubería correspondía a 1.47 m/s con lo cual la pérdida local será la siguiente: TRAMO 3 H l 2 m 2 (1.47 ) = s m 2 (9.81 ) 2 s H = m l2 Accesorios Cantidad K Total Cambio de Sección ( mm) Codo 90º Sumatoria de Coeficientes 0.41 La velocidad calculada en este tramo de tubería correspondía a 0.25 m/s con lo cuál la pérdida local será la siguiente: H l 3 m 2 (0.25 ) = 0.41 s m 2 (9.81 ) 2 s H = m l3 Rehabilitación y Equipamiento de Pozo P-747, para abastecimiento de agua a condominio Los Ruiseñores de Santa Anita 37