TALLER TANQUE DE ALMACENAMIENTO

LUIS HUMBERTO NIÑO ALVAREZ

ARLEY FELIPE SANDOVAL MERCHAN

Presentado a: Ing. Ph.D EDGAR RICARDO OVIEDO OCAÑA

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

FACULTAD DE INGENIERÍAS FISICO-MECÁNICAS

ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

BUCARAMANGA

2015

TALLER TANQUE DE ALMACENAMIENTO

1) Una población necesita optimizar su sistema de almacenamiento. La población tiene un

consumo proyectado a 25 años de 20563 𝑚3. Actualmente tiene los consumos establecidos

en la siguiente tabla. Adicionalmente, se tiene un tanque de almacenamiento de 1800 𝑚3.

Encontrar el volumen faltante de almacenamiento y dimensionar el tanque.

HORA Volumen Agua

demandada/hora (m3)

Consumo horario

acumulado (m3)

Suministro Horario

(m3)

Suministro horario

acumulado (m3)

Suministro Ac-Consumo

Ac

0

1 83 83 333.125 333.125 250.125

2 83 166 333.125 666.25 500.25

3 83 249 333.125 999.375 750.375

4 83 332 333.125 1332.5 1000.5

5 83 415 333.125 1665.625 1250.625

6 153 568 333.125 1998.75 1430.75

7 200 768 333.125 2331.875 1563.875

8 513 1281 333.125 2665 1384

9 501 1782 333.125 2998.125 1216.125

10 580 2362 333.125 3331.25 969.25

11 557 2919 333.125 3664.375 745.375

12 490 3409 333.125 3997.5 588.5

13 487 3896 333.125 4330.625 434.625

14 497 4393 333.125 4663.75 270.75

15 413 4806 333.125 4996.875 190.875

16 469 5275 333.125 5330 55

17 394 5669 333.125 5663.125 -5.875

18 286 5955 333.125 5996.25 41.25

19 279 6234 333.125 6329.375 95.375

20 418 6652 333.125 6662.5 10.5

21 441 7093 333.125 6995.625 -97.375

22 257 7350 333.125 7328.75 -21.25

23 287 7637 333.125 7661.875 24.875

24 358 7995 333.125 7995 0

𝑄𝑀𝐷 (𝑚3

𝑠) =

∑ 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎/ℎ𝑜𝑟𝑎 ∗ 24

3600

Suministro Horario (Continuo) (m3) = 𝑄𝑀𝐷 ∗ 3600

𝐵 (𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑀á𝑥𝑖𝑚𝑜 𝑆𝑜𝑏𝑟𝑎𝑛𝑡𝑒)(𝑚3) = 𝑚á𝑥(𝑆𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑠𝑡𝑟𝑜 𝐴𝑐𝑢𝑚 − 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐴𝑐𝑢𝑚)

𝐷 (𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑀á𝑥𝑖𝑚𝑜 𝐷é𝑓𝑖𝑐𝑖𝑡)(𝑚3) = |𝑚𝑖𝑛(𝑆𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑠𝑡𝑟𝑜 𝐴𝑐𝑢𝑚 − 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐴𝑐𝑢𝑚)|

𝑉1(𝑚3) = 𝐵 + 𝐷

𝑉2(𝑚3) = 0.25 ∗ 𝑉1

𝑉3(𝑚3) = 2 ∗ 5𝐿

𝑠∗

1 𝑚3

1000 𝐿∗ 2ℎ ∗ 3600 𝑠 ∶ 2 hidrantes de 5 l/s cada uno durante 2 horas

𝑉4(𝑚3) = 0.25 ∗ (𝑉1+𝑉2 + 𝑉3)

𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑐𝑡𝑢𝑎𝑙 = 𝑉1+𝑉2 + 𝑉3 + 𝑉4

Demanda Actual (𝑚3) = ∑ 𝑉𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎/ℎ𝑜𝑟𝑎

𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑒𝑛 25 𝑎ñ𝑜𝑠(𝑚3) =𝐷𝑒𝑚𝑎𝑛𝑑𝑎 𝐹𝑢𝑡𝑢𝑟𝑎 25 𝑎ñ𝑜𝑠 ∗ 𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑎𝑐𝑡𝑢𝑎𝑙

Demanda Actual

𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 𝑒𝑛 25 𝑎ñ𝑜𝑠(𝑚3) = 𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑒𝑛 25 𝑎ñ𝑜𝑠(𝑚3) − 𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑇𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑙𝑒

ℎ𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒(𝑚) =𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 𝑒𝑛 25 𝑎ñ𝑜𝑠(𝑚3)

3+ 𝑘 𝑘 = 0.7

𝐴𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 =𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑒𝑛 25 𝑎ñ𝑜𝑠

ℎ𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒

𝐷𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 (𝐿𝑎𝑟𝑔𝑜 𝑦 𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜) (𝐿𝑋𝐿) = √𝐴𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙

Demanda Actual (m3) 7995

Demanda Futura a 25 años (m3) 20563

Capacidad tanque disponible (m3) 1800

QMD (m3/s) 0.0925

B (Valor Maximo Sobrante) (m3) 1563.8750

D (Valor Máximo Déficit) (m3) 97.3750

V1 Tanque (m3) 1661.2500

V2 Tanque (m3) 415.3125

V3 (Caudal incendios) (m3) 72.0000

V4 (Emergencia) (m3) 537.1406

V total tanque Actual (m3) 2685.7031

V total tanque en 25 años(m3) 6907.5814

V total tanque de diseño 25 años(m3) 5107.5814

h tanque (m) 17.7253

Area superficial (m2) 288.1525

Dimensiones (Largo y ancho) (LXL) (m) 16.9751

2) Para la siguiente distribución de consumos, trazar la curva de demanda y suministro

acumulado, considerando que se va a hacer bombeo, entre las 5 y 9 y entre las 16 y 20

horas. Considerar población 8562 habitantes, Caudal de diseño 32.2 L/s, periodo de diseño

25 años. Hallar las dimensiones del taque elevado

Qdiseño (L/s) 32.2000

Qdiseño (m3/h) 115.9200

Volumen diario (m3) 2782.0800

Suministro horario bomba (m3) 278.2080

B (Valor máximo sobrante) (m3) 770.6362

D (Valor máximo déficit) (m3) 281.8247

V1 Tanque (m3) 1052.4609

V2 Tanque (m3) 263.1152

V3 (Caudal incendios en una hora) (m3) 658.0390

V4 (Emergencia) (m3) 493.4038

V total tanque (m3) 2467.0189

h tanque (m) 8.9234

Area superficial (m2) 276.4664

Dimensiones (largo y ancho) (LXL) (m) 16.6273

Población (hab) 8567

Numero horas Bombeo 10

0500

1000150020002500300035004000450050005500600065007000750080008500

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Vo

um

en

(m

3)

Tiempo (h)

Gráfica Método Curva Integral

Suministro Consumo

Hora %

Consumo

Consumo Horario

(m3)

Suministro Horario

(m3)

Suministro Horario

Acumulado (m3)

Consumo Acumulado

(m3)

Consumo Acum-

Suministro Acum Horario

(m3)

0

1 1.04 28.933632 0 0 28.933632 -28.933632

2 1.04 28.933632 0 0 57.867264 -57.867264

3 1.04 28.933632 0 0 86.800896 -86.800896

4 1.04 28.933632 0 0 115.734528 -115.734528

5 1.04 28.933632 278.208 278.208 144.66816 133.53984

6 1.91 53.137728 278.208 556.416 197.805888 358.610112

7 2.5 69.552 278.208 834.624 267.357888 567.266112

8 6.42 178.609536 278.208 1112.832 445.967424 666.864576

9 6.27 174.436416 278.208 1391.04 620.40384 770.63616

10 7.25 201.7008 0 1391.04 822.10464 568.93536

11 6.97 193.910976 0 1391.04 1016.015616 375.024384

12 6.13 170.541504 0 1391.04 1186.55712 204.48288

13 6.09 169.428672 0 1391.04 1355.985792 35.054208

14 6.22 173.045376 0 1391.04 1529.031168 -137.991168

15 5.17 143.833536 0 1391.04 1672.864704 -281.824704

16 5.87 163.308096 278.208 1669.248 1836.1728 -166.9248

17 4.93 137.156544 278.208 1947.456 1973.329344 -25.873344

18 3.58 99.598464 278.208 2225.664 2072.927808 152.736192

19 3.49 97.094592 278.208 2503.872 2170.0224 333.8496

20 5.23 145.502784 278.208 2782.08 2315.525184 466.554816

21 5.52 153.570816 0 2782.08 2469.096 312.984

22 3.21 89.304768 0 2782.08 2558.400768 223.679232

23 3.59 99.876672 0 2782.08 2658.27744 123.80256

24 4.48 124.637184 0 2782.08 2782.914624 0

𝑄𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 (𝑚3

ℎ) =

𝑄𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 (𝐿𝑠) ∗ 3600

1000

𝑉𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑜 (𝑚3) = 𝑄𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 (𝑚3

ℎ) ∗ 24

𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐻𝑜𝑟𝑎𝑟𝑖𝑜 (𝑚3) = 𝑉𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑜 (𝑚3) ∗ %𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜

Suministro Horario (en 10 horas bombeo)(m3) =𝑉𝑑𝑖𝑎𝑟𝑖𝑜 (𝑚3)

10

𝐵 (𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑀á𝑥𝑖𝑚𝑜 𝑆𝑜𝑏𝑟𝑎𝑛𝑡𝑒)(𝑚3) = 𝑚á𝑥(𝑆𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑠𝑡𝑟𝑜 𝐴𝑐𝑢𝑚 − 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐴𝑐𝑢𝑚)

𝐷 (𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑀á𝑥𝑖𝑚𝑜 𝐷é𝑓𝑖𝑐𝑖𝑡)(𝑚3) = |𝑚𝑖𝑛(𝑆𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑠𝑡𝑟𝑜 𝐴𝑐𝑢𝑚 − 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝐴𝑐𝑢𝑚)|

𝑉1(𝑚3) = 𝐵 + 𝐷

𝑉2(𝑚3) = 0.25 ∗ 𝑉1

𝑉3(𝑚3) = [3.86

60√

𝑃

1000 (1 − 0.01√

𝑃

1000)] ∗ 3600 ∶ 𝑃 = 8567

𝑉4(𝑚3) = 0.25 ∗ (𝑉1+𝑉2 + 𝑉3)

𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜(𝑚3) = (𝑉1+𝑉2 + 𝑉3 + 𝑉4)

ℎ𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒(𝑚) =𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜(𝑚3)

3+ 𝑘 𝑘 = 0.7

𝐴𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 =𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜

ℎ𝑡𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒

𝐷𝑖𝑚𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 (𝐿𝑎𝑟𝑔𝑜 𝑦 𝐴𝑛𝑐ℎ𝑜) (𝐿𝑋𝐿) = √𝐴𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙

0

250

500

750

1000

1250

1500

1750

2000

2250

2500

2750

3000

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Vo

lum

en

(m

3)

Tiempo (h)

Gráfica Método Curva Integral

Suministro Consumo