abastecimiento de agua para el a.h mariano ignacio prado
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UNIVERSIDAD RICARDO PALMA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
TEMA: DISEÑO DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA PARA EL “A. H MARIANO IGNACIO PRADO”
CURSO: TALLER DE INVESTIGACION APLICADA
DOCENTES:
ING: LOPEZ ACUÑA JACK ING : TUMIALAN DE LA CRUZ PEDRO
ALUMNO:
QUISPE LEDESMA FREDY
CICLO: 2011-2
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DEDICATORIA:
Dedico este trabajo a mis padres y hermanos porque gracias a su constante trabajo y esfuerzo podre lograr mis objetivos y ser una mejor persona y más adelante poder enorgullecerlos.
Gracias
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INDICE GENERAL
GLOSARIO VI
RESUMEN VII
OBJETIVOS VIII
INTRODUCCIÓN IX
CAPITULO I
1.0 DESCRIPCION DEL LUGAR………………………...………………………….1
1.1. ASPECTOS HISTÓRICOS DE LA COMUNIDAD……..………………….….1
1.2.UBICACIÓN Y LOCALIZACIÓN………………….……………….…………….2
1.3.EXTENSIÓN TERRITORIAL…………………….…,…………………..……….2
1.4.LÍMITES Y COLINDANCIAS……………………..………………………………2
1.5. CLIMATOLOGIA………………………………..…………..……………………2
1.6. POBLACIÓN E IDIOMA DOMINANTE…………………………………………3
1.7. SUELO Y TOPOGRAFÍA………………………………………………………..3
1.8. GEOLOGÍA………………………………………………………………………..3
1.9. VÍAS DE ACCESO……………………………………………...………………..4
1.10. SERVICIOS PÚBLICOS………………………………………………………..4
1.11. ENFERMEDADES PREDOMINANTES………………………………………4
1.12. DATOS SOCIO ECONOMICOS:……………………………..……………….4
1.13.VIVIENDAS…………………………………………………………...………….5
1.14. DESCRIPCIÓN DE LAS NECESIDADES……………………………………5
1.15. PRIORIZACIÓN DE LAS NECESIDADES…………….……………………..6
3
CAPITULO II
2.0. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO……………………………………………………………..……………..7
2.1. SOPORTE TECNICO DE LA INVESTIGACION……………………………..7
2.2.ESTUDIO DE LA POBLACION:……………………………………..………….8
2.3. POBLACION DE DISEÑO………………………………………….……………8
2.3.1. POBLACION ACTUAL………………………………………………………..8
2.3.2. POBLACION FUTURO……………………………………………………….9
2.3.3. PERIODO DE DISEÑO………………………………………………………9
2.4. DEMANDA DE AGUA……………………………………………………….…11
2.4.1. FACTORES QUE AFECTAN AL CONSUMO DE AGUA………………..11
2.4.2. DEMANDA DE DOTACIONES……………………………….……………..12
2.4.3. VARIACION PERIODICAS………………………………………………….14
2.4.4. CONSUMO PROMEDIO DIARIO ANUAL……………….…..…………….14
2.4.5. CONSUMO PROMEDIO DIARIO………………………..………………….14
2.4.6.CONSUMO MAXIMO HORARIO……………………………………………15
2.5. FUENTES DE ABASTECIMIENTO…………………….…………………..…17
2.5.1. TIPOS DE FUENTES DE AGUA……………………..………..……………17
2.5.1.1. AGUA DE LLUVIAS…………………………………..…..………………..18
2.5.1.2.AGUAS SUPERFICIALES……………………..…..………………………18
2.5.1.3. AGUAS SUBTERRANEAS…………………………………….…….……18
2.5.2. SELECCION DEL TIPO DE FUENTE……………………………….……19
2.5.2.1. MANANTIALES…………………………………………………..………..19
2.5.2.2. POZOS SUPERFICIALES………………………………………………..19
2.6. CANTIDAD DE AGUA……………………………………………..……….….20
2.7. CALIDAD DE AGUA………………………………………………….….…….20
2.8. ASPECTOS LEGALES……………………………………………….….……25
4
2.9. TIPOS DE CAPTACION……………………………………….……….………25
2.10.POZOS PARA ABASTECIMIENTO DE AGUA………….….………………25
2.10.1. POZO PERFORADO…………………………………….…..……………..26
2.11. CONDUCCION POR BOMBEO…………………………….……………….27
2.12. CAUDAL DE BOMBEO ……………………………………………………...29
2.13. PARA OBTENER EL DIAMETRO DEFINITIVO…………….……………32
2.14. RESERVORIOS DE ALMACENAMIENTO………………..…..…………..34
2.15. CONSIDERACIONES BASICAS………………………….………………..35
2.16. DISEÑO DE LA ESTRUCTURA PORTANTE……………………....……..38
2.16.1. ACCESORIOS………………….…………………………………..……...42
2.17. RED DE DISTRIBUCION……..….………………………………….……….45
2.18. TIPOS DE REDES……………..……………………………………..…........47
2.18.1. SISTEMA CERRADO………………………………….………...…..……47
2.18.1.1 CONSIDERACIONES DE SEGURIDAD……………………..…..…....47
CAPITULO III
3. CALCULOS DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES………………….…52
3.1.DINAMICA POBLACIONAL…………………………………………………….52
3.2. DISEÑO DEL VOLUMEN DE LA CUBA DEL TANQUE ELEVADO….....54
3.3.DISEÑO DEL SISTEMA DE IMPULSION…………………………………….57
3.4. CALCULO DE LAS PERDIDAS DE CARGA………….……………………..58
3.5. ANALISIS DE SENSIBILIDAD ECONOMICA……….………………………59
3.6.CALCULO DE LAS PRESIONES ………………….…………………….……60
ANEXO…………………………….…….……………..……………………………..62
CONCLUCIONES……………….….….…………………………………………….64
RECOMENDACIONES…………..….…………………………………..………….65
BIBILOGRAFIA………………………………………………………..…………….66
5
GLOSARIO
Accesorio Elementos secundarios en las líneas de
las tuberías, tales como codos, niples,
tees, coplas, etc.
Acuífero
Son formaciones geológicas capaces de
contener y permitir el movimiento del
agua a través de sus poros. Manto:
formación o estructura geológica de
rocas, grava y arena situada encima de
una capa impermeable, que posee la
capacidad de agua que fluye en su
interior. Este flujo se produce entre los
poros que se tercomunican, es de
velocidad variable y obedece a las
condiciones específicas de permeabilidad
de cada tipo de formación. Los términos
manto acuífero y depósito manto acuífero,
estrato acuífero y acuífero son sinónimos
Aforo Medición del volumen de agua que fluye
de una fuente por unidad de tiempo.
Agua potable Agua sanitariamente segura ( sin
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elementos patógenos ni elementos
tóxicos) y que es agradable a los
sentidos (inodora incolora e insabora).
Análisis Físico- Químico Conjunto de técnicas y procedimientos de
laboratorio mediante los cuales se
determinan los componentes físicos y
químicos presentes en una muestra de
agua.
Caudal Volumen de agua que fluye por unidad
de tiempo.
Concreto Reforzado Mezcla proporcional de cemento, arena
de río, piedrín y agua combinada con
varillas de hierro corrugado
Concreto ciclópeo Hormigón a cuya masa, una vez vertida en
los encofrados, se ha incorporado grandes
piedras o bloques.
Consumo Volumen de agua que es utilizado por la
unidad consumidora que está en función
de una serie de factores inherentes a la
propia localidad que se abastece y que
lo hace varíe de una población a otra.
Demanda Es la cantidad de agua que una población
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requiere para satisfacer sus necesidades.
Desinfectar Quitar al agua la infección o la propiedad
de causarla, destruyendo gérmenes
nocivos y evitando su desarrollo.
Dotación Cantidad de agua asignada a la Unidad
consumidora, por ejemplo l/hab/día,
l/industria/día, etc.
Dureza Término utilizado para expresar el
contenido en el agua de iones de calcio
y magnesio que forman compuestos
insolubles.
INE Instituto Nacional de Estadística
Pérdida de carga Es la energía por unidad de peso del agua
del agua que causa la resistencia
supercial dentro del conducto, es
convertida de energía mecánica a energía
térmica. El agua pierde energía por
fricción contra las paredes de la tubería,
rugosidad, los cambios de diámetro y los
cambios de dirección.
Presión Fuerza que actúa sobre una superficie o
área.
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Sedimento Materia que deja de estar suspensa en
el agua, depositándose en el fondo del
recipiente que lo contiene debido a la
gravedad.
Topografía Es la ciencia que determina las
dimensiones y el contorno (o
características tridimensionales) de la
superficie de la tierra a través de la
medición de distancias, irecciones y
elevaciones.
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RESUMEN
El presente trabajo de de investigación contiene, en forma detallada, el
procedimiento con el cual se desarrolló el proyecto denominado:
DISEÑO DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE DEL
ASENTAMIENTO HUMANO MARIANO IGNACIO PRADO DEL DISTRITO DE
VENTANILLA
El mismo contiene la investigación de campo realizada, la cual generó la
información monográfica del lugar, ésta, muestra a su vez, un cuadro general
de las condiciones físicas, económicas y sociales de la población, que regirán
todos los criterios adoptados en este estudio. Además, se describe el servicio
técnico profesional como estudiante , que contiene los diseños, el sistema de
agua potable.. El cálculo es un factor importante, pues garantiza un proyecto,
por lo tanto debe ser eficiente de acuerdo con la capacidad económica y las
necesidades de la población a servicio.
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OBJETIVOS
OBJETIVOS GENERALES
1. Diseñar el sistema de abastecimiento de agua potable del
ASENTAMIENTO HUMANO MARIANO IGNACIO PRADO DEL
DISTRITO DE VENTANILLA
2. Desarrollar una investigación de tipo monográfica y un diagnóstico sobre
las necesidades de servicios básicos e infraestructura del A.H MARIANO
IGNACIO PRADO
3. Capacitar a los miembros del comité de la comunidad MARIANO
IGNACIO PRADO, sobre los aspectos de operación y mantenimiento del
sistema de abastecimiento de agua potable.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
1. La captación y proyección del sistema de redes de agua potable de
la fuente mas cercana a la población
2. Diseño de las estructuras hidráulicas para el sistema de
abastecimiento de agua.
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HIPOTESIS DE INVESTIGACION
“ abastecer de agua potable en forma segura , limpia y continua al
100% de la población de las fuentes mas factible “.
“ instalación de la red de distribución para toda la población actual y la
coneccion de las poblaciones futuras “.
VARIABLES INDEPENDIENTE : fuente mas factible.
VARIABLE DEPENDIENTE : red de distribución.
VARIABLE DEPENDIENTE : población.
DEFINICION OPERACIONAL :
abastecimiento de agua en forma segura limpia y continua
DEFINICION CONCEPTUAL:
FUENTES FACTIBLES: es todo aquello que es origen de otra cosa ,
su causa o de donde surge , asi en nuestro caso por ejemplo un
manantial es fuente de agua o tal ves un pozo subterráneo etc , será
factible porque es posible llevarlo acabo y reúne todo los requisitos
minimos para su ejecución.
RED DE DISTRIBUCION : el conjunto de conductores con todo
sus accesorios , sus elementos de sujeción , protección , etc , que
une una fuente de energía o una fuente de alimentación de energía
con las instalaciones interiores o receptoras en este caso será
fuentes de agua .
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POBLACIÓN: conjunto de personas que habitan la tierra o
cualquier division geográfica de ella en este caso sera la población
que es nuestro objetivo de abastecer.
INTRODUCCIÓN
A.H MARIANO IGNACIO PRADO es una comunidad integrada por personas
de diversas partes del peru , Por ser una comunidad recien fundada, presenta
una serie de problemas, carencia de todo tipo de servicios básicos e
infraestructura, por lo que el presente trabajo de investigacion , está orientado a
proponer soluciones factibles, no sólo desde el punto de vista técnico, sino
económico y social. Para el efecto, el primer capítulo contiene una
investigación de tipo monográfica, aspectos históricos y socioeconómicos de la
comunidad, así como un diagnóstico sobre las necesidades de servicios
básicos e infraestructura y priorización de las mismas. En el segundo capítulo,
se desarrolla el tema concerniente al diseño del sistema de abastecimiento de
agua potable, es por succion e impulsión , y finalmente se presentan las
conclusiones, recomendaciones y bibliografía
CAPITULO I
1.0. DESCRIPCION DEL LUGAR
Descripcion del asentamiento humano mariano Ignacio prado.
Nombre geográfico oficial A.H MARIANO IGNACIO PRADO , municipio de
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VENTANILLA , del departamento constitucional del CALLAO.
Actualmente, cuenta con una población aproximadamente de 2000 habitantes,
1.1. Aspectos históricos de la comunidad
Debido a la creciente expansión urbana de la capital no planificada y la
presencia de un mercado inmobiliario informal que con sus actividades
especulativas genera desorden en la ocupación territorial que en este caso se
viene dando sobre áreas no aptas para fines residenciales. Que por
consecuencia genera la degradación ambiental del Río Chillón, altamente
contaminado en la cuenca baja, que presentan un entorno físico bastante
deteriorado, que afecta el nivel de competitividad territorial del distrito.
Los pueblos ubicados en el Parque Porcino (parque industrial) forman parte del
distrito de Ventanilla, cuya situación actual presenta problemas de ocupación y
deterioro de la vida humana, a pesar de encontrarse reconocidos formalmente,
su modo de vida y producción los a llevado a la informalidad, este proyecto
ocupa 848 hectáreas.
la ocupación del terreno donde hoy esta el asentamiento humano se produjo
en 630 lotes con personas de diversas características y provenientes de los
distritos aledaños, ocupando así la propiedad del INC, esta situación ameritaba
hacer un estudio de los suelos que iban a ocupar, para estas gestiones se
conformo una Junta Directiva, la misma que se crea el mismo año y se tramita
así su Resolución de reconocimiento, la cual obtienen en el año 1996.
Recién en el 2000 se les entrego su titulo de propiedad con su reconocimiento
como Asentamiento Humano.
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1.2. Ubicación y localización
Esta comunidad está localizada a una distancia de 7 Km.,Aproximadamente al
Nor - Oeste de Lima y 18 kilómetros al norte del Callao.
se ubica a una elevación de 45 metros sobre el nivel del mar (m.s.n.m.) ”.
1.3. Extensión Territorial
Esta comunidad tiene una extensión territorial de15 hectareas.
1.4.Límites y Colindancias
Al norte con la A.H virgen de las nieves , al sur con la ribera del rio chillon , al
este con la los restos arqueológicos de la pampa de los perros y al oeste con
la los restos arqueológicos de la huaca cerro culebra , todas en ventanilla.
1.5. Climatologia
Según estación del SENAMI la zona esta clasificada como zona desertica
semi- calida como deficiencia de lluvias en todas las estaciones del año
1.6. Población e idioma dominante
Actualmente, la comunidad se compone de 420 lotes Con un promedio de 5-6
personas/familia, que da un total de 2000 habitantes. Aproximadamente , Este
dato se obtuvo del censo que se realizo como trabajo de campo de esta
investigación comunal realizado con fecha 04 de setiembre del 2011.
El idioma predominante es el español.
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1.7. Suelo y topografía
Se puede decir que el suelo es arenoso y denso con una capacidad portante
de 2 kg/cm2, La superficie es plana, inclinada de norte a sur. Su mayor
elevación está hacia el sur, donde aparecen algunas estribaciones y
hondonadas, es justo a riberas del rio chillon así como pequeños cerros.
1.8. geología.
La cuenca del río Chillón, geológicamente, muestra diversidad de formaciones
sedimentarias en la zona del distrito del Callao y Ventanilla distrito donde
queda nuestro proyecto como lutitas, calizas, areniscas, etc., metamórficas,
volcánicas (mayormente andesitas) e intrusivas (granodioritas) de diferentes
edades, así como evidencias de fuerte tectonismo (filamentos, plegamientos),
que favorecen una buena mineralización. Esta zona presenta rocas
sedimentarias, medios aluviales, gravas y aumento de elevación por efecto de
filamento y escorrentías, el suelo se caracteriza por contener arcillas y gravas.
1.9. Vías de acceso
Esta comunidad felizmente por la presencia de industrias pecuarias y la
empresa EDEGEL y al tener poco tiempo de haberse formado tiene vías
de acceso pavimentada hasta la misma población , pero para mas adelante
ya la situacion cambia con un tramo en mal estado.
1.10. Servicios públicos
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Actualmente la población solo cuenta con el servicio básico y continuo del
sistema de electrificación que es el único servicio que han podido obtener
gracias a la gestión de las autoridades anteriores y con relación al servicio
que nos concierne que es el agua solo lo obtienen gracias al servicio de
distribución de una sola empresa de cisternas que proveen interdiariamente
de agua a la población actualmente
1.11. enfermedades predominantes
De acuerdo a las encuestas que se ha realizado se pudo observar gracias a
la información que nos han brindado los encuestados y también por nuestra
propia observación que los habitantes más que nada los más jóvenes en este
caso los niños presentan problemas gastrointestinales , alergias y ronchas en
la piel , diarrea , problemas bronquiales , hasta EPATITIS A. entre otros
1.12. datos socio economicos:
Los datos del ingreso económico que pudimos obtener gracias a una encuesta
que se realizo en forma aleatoria a 150 lotes concluyendo que:
La población tiene un ingreso promedio por familia de va desde el sueldo
mínimo de 600 nuevo soles en la mayoría de los lotes hasta los 1000 nuevos
soles que son solo algunos en comparación al sueldo minino
1.13. viviendas:
Las viviendas que predominan actualmente son las de tipo prefabricados que
están en un porcentaje de un 80% de toda la población y el 20% son las
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pocas edificaciones que están hechas de material noble (albañilería y
concreto reforzado) según esta información se puede ratificar y observar la
capacidad económica de la población con la que confirmamos que la
mayoría de la población son de bajo ingresos o solo les alcanza para
sobrevivir sin poder construir sus casa de materiales más resistentes.
Investigación diagnóstica sobre necesidades de servicios
básicos y de Infraestructura del lugar en estudio
De acuerdo con la investigación realizada en el A.H MARIANO IGNACIO
PRADO así como la información proporcionada por los dirigentes y pobladores,
se estableció que dicha comunidad . Solo cuenta hoy con el servicio electrico
pero careciendo de todo los demás servicios básicos y de infraestructura
1.14. Descripción de las necesidades.
a) capacitación a la población para el buen cuidado del agua que usan.
b) La construcción o gestión urgente de un botadero o el paso de los
basureros para el recojo de los desperdicios y evitar que se siga
contaminando el rio chillon.
c) Los pobladores utilizan el agua de las cisternas , para uso doméstico, la
cual no es potable y esto les ha provocado enfermedades
gastrointestinales, por lo que es necesario un sistema de abastecimiento
de agua potable.
d) La urgente presencia de programas sociales para el tratamiento de las
enfermedades que sufren los niños por los distintos focos infecciosos
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e) Por no contar con un abastecimiento de agua potable no existe
alcantarillado sanitario.
f) falta de pavimentación de sus calles y la creación de un parque
.
1.15. Priorización de las necesidades
La priorización de las necesidades de servicios básicos e infraestructura para
esta comunidad, con base a los criterios expuestos por los pobladores siendo
estas la siguientes:
1) Sistema de abastecimiento de agua potable
2) sistema de tratamiento para el rio chillon.
3) paso de los basureros constantemente.
4) parques y calles asfaltadas
5) Alcantarillado sanitario
6) Presencia del INC para la puesta en valor de los muchos restos
arqueológicos que están a lo largo del rio chillon hoy en peligro de
abandono y deterioro.
CAPITULO II
2.0. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
El tipo de sistema a diseñar será por impulsión desde un pozo subterráneo
hacia un tanque elevado para luego conectarla por medio de gravedad a la
red de distribución, siendo esta última por sistema cerrado . Se diseñará una
captación típica para fuentes de tipo subterráneas . El servicio será tipo
predial con conexiones domiciliares.
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2.1. SOPORTE TECNICO DE LA INVESTIGACION
Para la elaboracion de nuestro trabajo de investigación como ya lo
mencionamos no contamos con antecedentes que refieran a la proyección
del sistema de abastecimiento de agua hacia el asentamiento en mencion ,
por lo cual se ha tenido que realizar un trabajo de campo visitando la zona y
conversando con los pobladores y autoridades del poblado y consultando
sus quejas y opiniones sobre este tema . y proponiendo alternativas de
solución que sean factibles con la topografía:
Luego de haber obtenido algunos datos importantes de la zona y la
factibilidad, se procede a realizar el estudio mas detallado en la población ;
en aspectos técnicos y otros datos necesarios para continuar con la
elaboración del proyecto a continuación se dan aspectos que se deben de
investigar en la población:
2.2. ESTUDIO DE LA POBLACION:
Es necesario realizar un estudio de población en el asentamiento humano ,
de esta se deducirá la población actual y la futura con métodos aproximados de
proyección , para calcular los diferentes caudales de diseño ( mas adelante
se detalla dicho calculo ).
La determinación de la población actual , se podrá realizar de la siguiente
forma:
1) Recuento del numero de viviendas y sus habitantes de cada uno
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2) Recuento de viviendas y multiplicar por el promedio de habitantes (5-6)
hab/lote
2.3. POBLACION DE DISEÑO
La población de diseño es aquella a la que nosotros pretendemos atender a
futuro con este proyecto y el la población acual proyectada dentro de un
determinado tiempo que es el periodo de diseño , tiempo en el que nuestro
proyecto tendrá un servicio continuo y eficiente a la población que va crecer
hasta ese periodo.
2.3.1. POBLACION ACTUAL
Actualmente la población del A:H MARIANO IGNACIO PRADO al no
encontrarse datos estadísticos de la población del INEI de años anteriores o
mas reciente se opto por estimar esta cantidad por la encuesta que se realizo
a los pobladores en distintas lotes aleatoriamente, de esa manera calculamos
aproximadamente la densidad habitacional por lote y multiplicando con la
totalidad de lotes habitados obtuvimos aproximadamente la población actual
que vendría a ser 2014 habitantes aproximadamente en la actualidad.
2.3.2. POBLACION FUTURO
Es la población a atender al final del periodo de diseño de nuestro proyecto
este se proyectara con la formulas del SUNASS del INEI para poblaciones
rurales en base a la población actual , la tasa de crecimiento poblacional de la
zona , y el periodo de diseño y es como sigue:
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Pf=población al final del periodo de diseño
Pa=población actual para el año 2011
.r= tasa de crecimiento poblacional de la zona
T= tiempo a proyectar , periodo de diseño
2.3.3. PERIODO DE DISEÑO
Se define como el tiempo en el cual el sistema será 100% eficiente, ya sea por
capacidad en la conduccion del gasto deseado o por la existencia fisica de las
instalaciones., para este tipo de proyectos es usual elegir un periodo de vida
útil de estructuras entre 15 y 25 años quedando a criterio del proyectista
tomar 15,20 o 25 años , dependiendo esto de : una vida útil de estructuras ,
posibilidad de ampliación , incremento o decrecimiento poblacional.
Para nosotros en relación al tamaños de la población que clasifica como
pequeña en franco crecimiento para tal caso asumiendo un periodo de diseño
de 15 años , pero a este se le tiene que sumar 3 años por un tiempo estimado
antes del inicio del periodo operativo del sistema de abastecimiento dentro del
cual en este lapso se desarrollara el diseño del proyecto , asi también se
buscara el financiamiento y un timpo de ejecución quedando en total un
perido de diseño de 18 años.
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2.4. DEMANDA DE AGUA.
para nuestro diseño de abastecimiento de agua potable el factor esencial es el
conocimiento de la cantidad de agua que se necesita atender a esta poblacion
del cual depende el:
Consumo por habitante (l/hab/dia , dotación )
Cantidad de habitantes a considerar
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De acuerdo al estudio de campo los pobladores requieren agua en mayor
porcentaje para la elaboración de sus alimentos y lavado de ropa ,
consumiendo caso en promedio 3 cilindros de agua de ( )lits por semana en
la mayoría de los lotes.
2.4.1. FACTORES QUE AFECTAN AL CONSUMO DE AGUA.
Depende:
La calidad de vida que lleven los pobladores: pues en zonas
pequeñas como nuestro proyecto el consumo es reducido por la
condición de vida en comparación en otras zonas urbanas que tienen
un mayor consumo como las del centro de la capital.
El clima de la zona: pues en verano las poblaciones requieren mayor
cantidad de agua en comparación con el invierno.
Calidad y costo del agua : aquellas aguas con buena condición de
potabilización se consumen mas que aquellas que son de baja calidad
ya que podrían ser calientes , turbias , saladas , con color u olor etc.
Problemas que se pueden observar en nuestra población.
el costo de producción de agua potable es también un factor
preponderante que influye en el consumo asi a mayor costo menor
es consumo y si la tarifa es baja el consumo es mayor , en nuestro
caso es costo de cada cilindro de agua que le provee las cisternas
oscila entre 1.80-2.00 nuevos soles.
Tamaño de la población: se ha observado que en poblaciones de
poco numero de pobladores es consumo es pequeño , mientras que
en poblaciones grandes es consumo aumenta.
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Tamaño de lote de las viviendas : si los lotes son grandes los
jardines son grandes y ellos consumen gran cantidad de agua ,
mientras en lotes pequeños el consumo se reduce en un minimo
como son la mayoría de los lotes de nuestro proyecto.
2.4.2. DEMANDA DE DOTACIONES.
La dotación o la demanda per capital , es la cantidad de agua que requiere
cada persona de la población , expresada en litros/habitantes/dia. Conocida la
dotación, es necesaria estimar el consumo promedio diario anual , el
consumo máximo diario y el consumo máximo horario.
El consumo promedio diario anual servirá para el calculo del volumen del
reservorio de almacenamiento y para estimar el consumo máximo diario y
horario.
El valor del consumo maximo diario es utilizado para el calculo hidráulico de
la línea de conducción; mientras que el consumo máximo horario, es utilizado
para el calculo hidráulico de la línea de aducción y la red de distribución.
se asignan las dotaciones en base al numero de habitantes (Cuadro 2.2) y a las
diferentes regiones del pais (Cuadro 2.3).
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2.4.3. VARIACION PERIODICAS.
La variacion del consumo esta influenciada por diversos factores tales como:
tipo de actividad, habitos de la poblacion, condiciones de clima, costumbres
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etc. Este consumo varia de año en año , varia durante los meses del año,
varia durante los meses del año , varia durante los días del mes y durante
las horas del dia.
2.4.4. CONSUMO PROMEDIO DIARIO ANUAL
La variación que sufre el consumo durante los días del año es importante
pues las estaciones tienen una influencia grande en el consumo, asi en el
verano el consumo de agua aumenta mientras que el invierno disminuye .
Este comportamiento se podría verificar si realizamos un seguimiento de
consumo durante todo los años y podremos dibujar el hidrograma .
2.4.5. CONSUMO PROMEDIO DIARIO.
se define como el dia de maximo consumo de una serie de registros
observados durante los 365 dias del año. El consumo máximo diario se puede
relacionar con el caudal promedio, obteniéndose asi la siguiente expresión:
Qp = caudal promedio
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K1= coeficiente de variación diaria ( varia entre : 1.2-1.8) para lima
K1=1.6
En ciudades en que no ha muchas variación en el clima entre el verano y el
invierno el : Qmax diario seria de 120% de Qp.
2.4.6.CONSUMO MAXIMO HORARIO
Se define como la hora de máximo consumo . el consumo máximo horario
esta relacionado respecto al caudal promedio mediante el coeficiente K2
Qp = caudal promedio
K2= coeficiente de variación diaria ( varia entre : 1.8-2.5) para lima
K2=2.6
Este consumo nos servirá para diseñar la red de distribución y la línea de
aducción
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2.5. FUENTES DE ABASTECIMIENTO.
Las fuentes de agua constituyen el elemento primordial en el diseño de un
sistema de abastecimiento de agua potable y antes de dar cualquier paso
es necesario definir su ubicacion, tipo, cantidad y calidad. De acuerdo a la
ubicacion y naturaleza de la fuente de abastecimiento asi como a la
topografia del terreno, se consideran dos tipos de sistemas: los de
gravedad y los de bombeo.
En los sistemas de agua potable por gravedad, la fuente de agua debe
estar ubicada en la parte alta de la poblacion para que el agua fluya a
traves de tuberias, usando solo la fuerza de la gravedad.
En los sistemas de agua potable por bombeo, la fuente de agua se
encuentra localizada en elevaciones inferiores a las poblaciones de
consumo, siendo necesario transportar el agua mediante sistemas de
bombeo a reservorios de almacenamiento ubicados en elevaciones
superiores al centro poblado.
2.5.1. TIPOS DE FUENTES DE AGUA.
De acuerdo a la forma de abastecimiento se consideran tres tipos
principales de fuente : aguas de lluvia , aguas superficiales y aguas
subterráneas.
En el presente trabajo se desarrolla los tipos , selección , cantidad y
calidad de fuentes de agua.
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2.5.1.1. AGUA DE LLUVIAS.
La captacion de agua de lluvia se emplea en aquellos casos en los que no
es posible obtener aguas superficiales y subterraneas de buena calidad y
cuando el regimen de lluvias sea importante. Para ello se utilizan los techos
de las casas o algunas superficies impermeables para captar el agua y
conducirla a sistemas cuya capacidad depende del gasto requerido y del
regimen pluviometrico.
2.5.1.2.AGUAS SUPERFICIALES.
Las aguas superficiales estan constituidas por los arroyos, rios, lagos, etc.
que discurren naturalmente en la superficie terrestre. Estas fuentes no son
tan deseables, especialmente si existen zonas habitadas o de pastoreo
animal aguas amba. Sin embargo a veces no existe otra fuente alternativa
en la comunidad, siendo necesario para su utilizacion, contar con
informacion detallada y completa que permita visualizar su estado
sanitario, caudales disponibles y calidad de agua
2.5.1.3. AGUAS SUBTERRANEAS.
Parte de la precipitacion en la cuenca se infiltra en el suelo hasta la zona de
saturacion, formando asi las aguas subterraneas. La explotacion de estas
dependera de las caracteristicas hidrológicas y de la formacion geologica
del acuifero.
La captacion de aguas subterraneas se puede realizar a traves de
manantiales,
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galerias filtrantes y pozos (excavados y tubulares). En la Figura 3.3 se
observa una de las muchas formas de aprovechamiento del agua
subterránea con fines de consumo humano
2.5.2. SELECCION DEL TIPO DE FUENTE.
Ya después de definir los tipos de fuentes de agua que existen en la
mayoría de poblaciones rurales del peru . y para nuestro caso las mas
importantes son los manantiales y los pozos subterráneos que son los
mas frecuentes debido a la ubicación de la población cerca al mar y a su
nivel freático que esta ubicado uno 30 mt de profundidad.
2.5.2.1. MANANTIALES.
Esta fuente se pudo encontrar como un ojo de agua o manantial ubicado a
2km de distancia de la población pero debido a que su ubicación es muy
distante y que además esta a pocos metros de la ribera del rio que esta
contaminado y a esto se suma que esta en el limite de dos distritos y que
los pobladores aledaños a el , hacen uso para lavar sus ropas y regar sus
chacras . concluimos por ellos que esta fuente no califica como fuente de
agua para nuestro proyecto debido a los diferentes factores económicos y
topograficos.
2.5.2.2. POZOS SUPERFICIALES.
existen muchos pozos de agua subterránea , ubicadas en diferentes
puntos pero estos ya son usados por la empresa EDEGEL para la
producción de energía térmica que tiene 5 pozos además también se
32
usan para el abastecimiento de agua para la industria del parque porcino
y a la población A:H VIRGEN DE LAS NIEVES COLINDANTE
2.6. CANTIDAD DE AGUA.
La mayoria de sistemas de abastecimientos de agua potable en las
poblaciones rurales de nuestro pais, tiene como fuente los manantiales. La
carencia De registros hidrologicos nos obliga a realizar una concienzuda
investigacion de las fuentes. Lo ideal seria que los aforos se efectuaran en
la temporada critica de rendimientos que corresponde a los meses de
estiaje y lluvias, con la finalidad de conocer los caudales minimos y
maximos. El valor del caudal minimo debe ser mayor que el consumo
maximo diario (Qmd) con la finalidad de cubrir la demanda de agua de la
poblacion futura.
2.7. CALIDAD DE AGUA.
El agua potable es aquella que al consumirla no daña el organismo del
ser humano ni daña los materiales a ser usados en la construccion del
sistema.
Los requerimientos basicos para que el agua sea potable, son'':
- Estar libre de organismos patogenos causantes de enfermedades.
- No contener compuestos que tengan un efecto adverso, agudo o cronico
sobre la salud humana.
- Ser aceptablemente clara (por ejemplo: baja turbidez, poco color, etc.).
- No salina.
- Que no contenga compuestos que causen sabor y olor desagradables.
33
- Que no cause corrosion o incrustaciones en el sistema de abastecimiento
de agua, y que no manche la ropa lavada con ella.
En cada pais existen reglamentos en los que se consideran los limites de
tolerancia en los requisitos que debe satisfacer una fuente. Con la finalidad
de conocer la calidad de agua de la fuente que se pretende utilizar se
deben realizar los analisis fisico, quimico y bacteriologico, siendo necesario
tomar muestras de agua siguiendo las instrucciones que se dan a
continuacion.
Toma de muestra para el analisis fisico y quimico:
- Limpiar el area cercana al manantial eliminando la vegetacion y cuerpos
extraños, en un radio mayor al afloramiento.
- Ubicar el ojo del manantial y construir un embalse lo mas pequeño posible
utilizando para el efecto material libre de vegetacion y dotarlo, en su salida,
de un salto hidraulico para la obtencion de la muestra.
- Retirar los cuerpos extranos que se encuentran dentro del embalse.
- Dejar transcurrir un minimo de 30 minutos entre el paso anterior y la toma
de muestra.
- Tomar la muestra en un envase de vidrio de boca ancha.
- Enviar la muestra al laboratorio lo mas pronto posible, con tiempo limite de
72 horas.
34
Toma de muestra para el analisis bactereologico:
- Utilizar frascos de vidrio esterilizados proporcionados por el laboratorio.
- Si el agua de la muestra contiene cloro, solicitar un frasco para este
proposito.
- Durante el muestreo, sujetar el frasco por el fondo, no tocar el cuello ni la
tapa.
- Llenar el frasco sin enjuagarlo, dejando un espacio de un tercio (1 13) de
aire.
- Tapar y colocar el capuchon de papel.
- Etiquetar con claridad los datos del remitente, localidad, nombre de la
fuente, punto de muestreo, el nombre el muestreador y la fecha de
muestreo.
- Enviar la muestra al laboratorio a la brevedad posible de acuerdo a las
siguientes condiciones:
1 a 6 horas sin refrigeracion.
6 a 30 horas con refrigeracion.
En los Cuadros 3.1,3.2 y 3.3 se presentan los rangos tolerables para las
caracteristicas fisico-quimicos del agua y en el Cuadro 3.4 se indican los
requisitos bactereologicos; de acuerdo a las Normas de la Organizacion
Mundial de la Salud (OMS). Estos valores son los mismos que establece el
Ministerio de Salud
35
36
37
2.8. ASPECTOS LEGALES.
La fuente de agua seleccionada puede estar ubicada en la propiedad de una
persona o pertenecer a otro pueblo siendo necesario resolver los derechos del
agua. A pesar de no ser responsabilidad del investigador, es importante
asegurarse que las disputas se resuelvan satisfactoriamente.
El Ministerio de Salud exige para aprobar los proyectos un certificado de la
comunidad o de las personas afectadas como una constancia de que la fuente
no tiene problema legal.
2.9. TIPOS DE CAPTACION
Para realizar la captación del agua en esta parte del proyecto en la que se
opto por una fuente de agua de tipo subterránea debido a que es la más
conveniente en la zona y la más accesible para obtener el caudal que
necesitamos para lo cual tuvimos que realizar una perforación
2.10. POZOS PARA ABASTECIMIENTO DE AGUA
Un pozo para abastecimiento de agua es un hueco profundizado en la tierra
para interceptar acuíferos o mantos de aguas subterráneas.
Tipos
Pozo excavado
Pozo taladrado
38
Pozo a chorro
Pozo clavado
Pozo perforado
Para la captación de agua para nuestra población vamos a realizar un pozo
perforado:
2.10.1. POZO PERFORADO
La excavación se hace mediante sistemas de percusión o rotación. El material
cortado se extrae del hueco con un achicador, mediante presión hidráulica, o
con alguna herramienta hueca de perforar, etc.
PERFORACIÓN POR PERCUSIÓN
El método se basa en la caída libre de un peso en sucesión de golpes rítmicos
dados contra el fondo del pozo.
Las partes típicas de un equipo motorizado de perforación a percusión son:
Tren de rodaje
Estos equipos vienen generalmente montados sobre un chasis de acero sobre
cuatro ruedas con neumáticos, pero también las hay motadas sobre un camión.
Bastidor
Es una caja de ángulos de acero y brazos articulados en donde se ubican las
piezas vitales de la perforadora y soporta además a la torre.
Mástil o Torre
39
Generalmente son de tipo telescópica y viene en dos tramos de 36 pies cuando
esta extendida y 22 pies cuando está recogida, con sus respectivos dispositivos
de extensión. El largo de la torre está en función con la sarta de perforación.
Tiro de remolque
Es el mecanismo que va unido al tren de rodaje de la perforadora.
Motor
Para poder accionar todo el equipo de perforación se necesita un motor ya sea
a combustión interna o con energía eléctrica como en el caso de algunos
equipos soviéticos
2.11. CONDUCCION POR BOMBEO.
Como nuestro fuente de agua se encuentra en un nivel inferior al lugar de
consumo, se tendrá la alternativa de bombeo para elevar el nivel de agua
mediante la línea de impulsión hasta llegar al tanque elevado, para luego por
gravedad distribuirlo a la población
Las partes son:
Hs: altura de succion
Hi: altura de impulsión
Hf: perdida de carga
H estatica: Hsuccion + Himpulsion
Hdinamica = Hestatica + Hf (perdidad de carga)
Hf =Hf succion +Hf impulsión
40
La altura de succion no podrá ser mayor a la altura de la presión atmosferica
menos la suma de las perdidas de carga.
La succion estara constituida por una canastilla , una valvula de pie luego la
línea codo de 90º y la reducción de entrada a la bomba , de la bomba sale
con una reducción , una valvula chek , una unión flexible , una valvula de
compuerta y luego la línea de impulsión hasta el tanque elevado . la altura
entre eje de bomba y el nivel de agua como se indico será menos a la
presión atmosférica de lugar , pues esta presión menora la diferencia de
alturas y las perdidas de carga en el tubo de succion donde es despreciable
al perdida de carga en los accesorio , al empezar el bombeo en esta tubería
debería estar llena de agua y si no hay que llenarlo desde la parte superior
que cuente con un orificio ( se ceba la bomba ) si bombeamos con la tubería
vacia se puede cavitar la bomba toda ves que el vacio hara que le agua se
descomponga en iones H+ y OH- que se neutralizan con atomos de la bomba.
Luego tenemos la bomba accionada por sus respectivo motor y estará
protegido en una caseta llamada caseta de bombeo. En ella se inicia con una
reducción luego con una valvula chek , una unión flexible u luego una valvula
de compuerta y la línea con los accesorios que requiera, que son pocos hasta
el reservorio . se calculara el diámetro con las formulas respectivas pero se
despreciara la perdida de carga en accesorio , solo se considerar la perdida
de carga por friccion . la diferencia de alturas entre la bomba y el ingreso al
reservorio nos estará dando la potencia de la bomba . si empezamos a
bombear llevaremos el liquido al reservorio . si dejamos de bombear el liquido
que no llega al reservorio tratara de regresar y podría hacer girar la bomba en
41
sentido contrario al que trabaja y se rompería ; entonces la valvula check se
cierra se cierra automáticamente para que no ocurra ello ; pero si esta valvula
falla , tenemos la valvula de compuerta que la cerraremos manualmente .
si la valvula chek se cierra rapidamente las ondas que vienen del reservorio
retrocederán con fuerza y podrían producirse el golpe de ariete por lo que la
valvula chek a usarse será la de cierre lento.
2.12. CAUDAL DE BOMBEO
El caudal de bombeo de una línea de impulsión será el correspondiente al
caudal máximo diario , lógicamente teniendo en cuenta el periodo de bombeo.
Qb=Qmax diariox24/N : N=numero de horas de bombeo
Se recomienda que el valor de N no sea mayor de 16 horas (según el RNE )
puesto que las bombas necesitan refrigeración y mantenimiento debiéndose
parar de 6 a 8 horas si son accionadas con motor diesel ; si las bombas
funcionan con energía eléctrica pueden bombear las 24 horas en forma
continua.
42
CALCULO DE LOS DIAMETROS TENTATIVOS POR EL METODO DE
BREESE MODIFICADO PARA SISTEMAS DISCONTINUOS
43
FORMULAS PARA EL CALCULO DE LA LAS PERDIDAS DE CARGA
44
2.13. PARA OBTENER EL DIAMETRO DEFINITIVO DE LA LIENA DE
IMPULSION REALIZAMOS EL ANALISIS DE SENSIBILIDAD ECONOMICA
Dentro de este cuadro comparamos los valores de cada ítem para los tipos de
tuberia a analizar y escogemos el que nos da menor costo y buscaremos una
bomba de impulsion para esas caracteristicas tales como :
La eficiencia
La presión de bombeo
Caudal de bombeo
Altura dinámica total (HDT)
Y el diámetro de la tubería de succion será la inmediata superior a la de
impulsion
45
IMAGEN DEL SISTEMAS DE SUCCION E IMPULSIÓN DEL
PROYECTO
46
2.14. RESERVORIOS DE ALMACENAMIENTO.
Para garantizar el funcionamiento hidráulico del sistema y el, mantenimiento
de un servicio eficiente, en función a las necesidades de agua proyectadas y el
rendimiento admisible de la fuente.
Nuestro sistema de abastecimiento de agua potable requerirá de un reservorio
para poder distribuir las presiones adecuadas a cada lote con las presiones
mínimas que se reglamentan la altura que va tener el fuste va estar en
función de las presiones mínimas que se requiere y la topografía de la zona
para lo cual se especifican consideraciones básicas que permiten definir
metodológicamente el diseño hidráulico y además se muestra un ejemplo de
cálculo estructural de nuestro reservorio de almacenamiento típico para nuestra
población.
2.15. CONSIDERACIONES BASICAS
Los aspectos más importantes a considerarse para el diseño son la
Capacidad, ubicación y tipo de reservorio:
A) CAPACIDAD DEL RESERVORIO
Para determinar la capacidad del reservorio, es necesario considerar la
compensación de las variaciones horarias, emergencia para incendios,
47
previsión de reservas para cubrir daños e interrupciones en la línea de
conducción y que el reservorio funcione como parte del sistema.
Para el cálculo de la capacidad del reservorio, se considera la compensación
de variaciones horarias de consumo y los eventuales desperfectos en la línea
de conducción. El reservorio debe permitir que la máxima demanda diaria
(MDD) que se produce en el consumo sea satisfecha a cabalidad, al igual que
cualquier variación en el consumo registrada en las 24 horas del día. Ante la
eventualidad de que en la línea de conducción puedan ocurrir daños que
mantengan una situación de déficit en el suministro de agua mientras se hagan
las reparaciones pertinentes, es aconsejable un volumen adicional que de
oportunidad de restablecer la conducción de agua hasta el reservorio.
Volumen de regulación=(18-25%)MDD
Volumen de emergencia=(7-10%)VOL regulación
Volumen de incendio= depende del tamaño de la población
B) TIPOS DE RESERVORIOS
Los reservorios de almacenamiento pueden ser:
elevados,
48
apoyados
enterrados.
Los elevados: que generalmente tienen forma esférica, cilíndrica y de
paralelepípedo, son construidos sobre torres, columnas, pilotes etc.;
Los apoyados: que principalmente tienen forma rectangular y circular, son
construidos directamente sobre la superficie del suelo;
Los enterrados: de forma rectangular, son construidos por debajo de la
superficie del suelo
para nuestro proyecto optamos por el diseño de una tanque elevado con una
altura de fuste aproximado de 8 m para poder tener la altura estática que me
permita tener presiones mínimas y también no excediendo mas de los debido
ya que puede producir presiones muy grandes que pueda romper las tuberías
de distribución por lo cual las presiones máximas no deben exceder de 50
maca ni ser menos de 5 m.c.a.
C) UBICACIÓN DEL RESERVORIO:
La ubicación está determinada principalmente por la necesidad y conveniencia
de mantener la presión en la red dentro de los límites de servicio, garantizando
presiones mínimas (5m.c.a) en las viviendas más elevadas y presiones
máximas en las viviendas más bajas (50 maca).
De acuerdo a la ubicación, se alimentan directamente de la captación por
bombeo y alimentan directamente de agua a la población.
49
El reservorio se ubicara lo más cerca posible y a una elevación mayor al centro
poblado.
D) FORMA DEL RESERVORIO
Cilíndricas
Tienen la ventaja estructural que las paredes están sometidas a esfuerzos de
tensión simple, por lo cual requieren menores espesores, pero tienen la
desventaja de costos elevados de encofrado.
Las losas de fondo y tapa, las cuales pueden ser planas o en forma de cúpula,
se articulan a las paredes. Esta es la forma más recomendable para los
reservorios en las zonas rurales como el nuestro presentándose dos casos:
50
- Si la capacidad del reservorio es menor o igual a 50 m3, es recomendable
que la tapa y losa de fondo sean planas.
- Para una capacidad mayor a 50 m3, debido a un mejor comportamiento
estructural, es recomendable que la tapa y la losa sean semiesféricas
2.16. DISEÑO DE LA ESTRUCTURA PORTANTE
Debido a la configuración de los reservorios elevados, un aspecto muy
importante a considerar en el diseño de la estructura portante es la inclusión de
las cargas sísmicas. Dado que la mayor parte del peso del reservorio está
ubicado en la cuba, se puede considerar que la fuerza sísmica actúa sobre el
centro de gravedad de ésta.
Las columnas se diseñan para soportar el peso de la cuba y los esfuerzos
generados por la carga sísmica, la cual se recomienda que siempre sea mayor
que 20% de las cargas verticales. Para su redimensionamiento se puede
asumir que toda la estructura del reservorio es una viga en voladizo. Bajo esta
suposición, las cargas axiales en las columnas se determinan en función a la
distancia del elemento al eje neutro del conjunto, el cual es también su eje de
simetría. El momento de inercia de las columnas respecto al eje neutro
despreciando la inercia propia de las columnas es:
51
ARQUITECTURA
52
RESERVORIO ELEVADO ( CORTE D-D )
53
RESERVORIO ELEVADO ( CORTE C-C )
RESERVORIO ELEVADO (CORTE B-B).
54
RESERVORIO ELEVADO (CORTE A-A).
2.16.1. Accesorios
Tubería de entrada
El diámetro esta tubería está definido por la línea de impulsión, y deberá estar
provisto de una válvula compuerta de cierre de igual diámetro antes de la
entrada al reservorio.
La distancia entre la generatriz inferior de la tubería de ingreso y la generatriz
superior de la tubería de rebose debe ser mayor a 5 cm.
La zona de entrada se ubica en el nivel superior del reservorio, sobre el nivel
máximo del agua; es recomendable adosar el tubo de entrada a un pilar y
terminarle con un codo que evite la proyección hacia arriba del líquido.
55
Tubería de paso directo (by-pass)
Se debe considerar el uso de by-pass con el objeto de mantener el servicio
mientras se efectúa el lavado o la reparación del reservorio. La tubería de paso
directo estará provista de una válvula compuerta.
Tubería de salida (ADUCTORA)
El diámetro de la tubería de salida será el correspondiente al diámetro de la
matriz de distribución, debiendo estar provisto de una válvula compuerta de
cierre. La tubería de salida debe ubicarse en la parte baja del reservorio y
deberá estar provista de una canastilla de succión.
Tubería de limpieza
Se deberá ubicar en el fondo del reservorio el cual deberá contar con una
pendiente no menor a 1% hacia la tubería de limpieza. El diámetro de la tubería
de limpieza será diseñado para permitir el vaciado del tanque en tiempo no
mayor a 2 horas. La tubería de limpieza deberá estar provista de una válvula
compuerta y no es recomendable que descargue directamente al alcantarillado
sanitario, por lo cual deben tomarse las previsiones necesarias para evitar
contaminaciones, preferentemente se debe descargar al alcantarillado pluvial.
Tubería de rebose
La tubería de rebose debe ser dimensionada para posibilitar la descarga del
caudal de bombeo que alimenta al reservorio
El diámetro de la tubería de rebose estará determinado por la altura de la
cámara de aire en el reservorio, evitándose presionar la tapa del mismo. En
56
todo caso, es aconsejable que el diámetro de la tubería de rebose no sea
menor que el diámetro de la tubería de llegada. La tubería de rebose se
conectará con descarga libre a la tubería de limpieza y no se proveerá de
válvula de compuerta, permitiendo la descarga en cualquier momento
Ventilación
Los reservorios deben disponer de un sistema de ventilación, con protección
adecuada para impedir la penetración de insectos y pequeños animales. Para
ello es aconsejable la utilización de tubos en “U” invertida, protegidos a la
entrada con rejillas o mallas milimétricas y separadas del techo del reservorio a
no menos de 30 cm. El diámetro mínimo de esta tubería es 2”.
Limitadores de nivel
En los reservorios debe disponerse de un dispositivo limitador de nivel máximo
de agua, destinado a impedir la perdida de agua a través del rebose. Una
alternativa es el empleo de un sistema que interrumpa el suministro de energía
a las bombas cuando el nivel del líquido llegue al límite máximo.
Medidor
Se instala en la tubería de salida con la finalidad de medir los volúmenes de
agua entregados en forma diaria y las variaciones del caudal.
Indicador de nivel
Los reservorios deben ser dotados de un dispositivo indicador de la altura de
agua en el reservorio, el cual no debe ser capaz de deteriorar la calidad del
57
agua. Para este fin se podría emplear el sistema constituido por una boya,
cuerda y regla graduada.
2.17. RED DE DISTRIBUCION
La red de distribución es el conjunto de tuberías de diferentes diámetros,
válvulas, grifos y demás accesorios cuyo origen está en el punto de entrada al
pueblo (final de la línea de aducción) y que se desarrolla por todas las calles de
la población.
Para el diseño de la red de distribución es necesario definir la ubicación
tentativa del reservorio de almacenamiento con la finalidad de suministrar el
agua en cantidad y presión adecuada a todos los puntos de la red. Las
cantidades de agua se han definido en base a las
Dotaciones y en el diseño se contempla las condiciones más desfavorables,
para lo cual se analizaron las variaciones de consumo considerando en el
diseño de la red el consumo máximo horario (Qrnh).
Las presiones deben satisfacer las condiciones máximas y mínimas para las
diferentes situaciones de análisis que puedan ocurrir. En tal sentido, la red
debe mantener presiones de servicio mínimas, que sean capaces de llevar
agua al interior de las viviendas (parte alta del
Pueblo). También en la red deben existir limitaciones de presiones máximas
tales que no provoquen daños en las conexiones y que permitan el servicio sin
mayores inconvenientes de uso (parte baja).
58
En el capítulo se presentan las consideraciones básicas de diseño y tipos de
redes con algunos detalles específicos de cálculo.
2.17. 1. CONSIDERACIONES BASICAS DEL DISEÑO
La red de distribución se debe calcular considerando la velocidad y
presión del agua en las tuberías.
Se recomiendan valores de velocidad mínima de 0.6 m/s y máxima de
3.0 mis. Si se tiene velocidades menores que la mínima, se presentaran
fenómenos de sedimentación; y con velocidades muy altas, se producirá
el deterioro de los accesorios y tuberías.
La presión mínima depende de las necesidades domesticas, y la
máxima influye en el mantenimiento de la red, ya que con presiones
elevadas se originan perdidas por fugas y fuertes golpes de ariete. Las
Normas Generales del Ministerio de Salud, recomiendan que la
Presión mínima de servicio en cualquier parte de la red no sea menor de
5 m. y que la presión estática no exceda de 50 m.
En las Normas del Ministerio de Salud se establece que el diámetro
mínimo a utilizarse en la red, será aquel que satisfaga las condiciones
hidráulicas que garanticen las presiones mínimas de servicio en la red y
su capacidad deberá ser tal que pueda absorber en el futuro la
instalación de conexiones domiciliarias. El diámetro mínimo
recomendado es de 3/4".
59
Las válvulas, según las Normas mencionadas, se deben ubicar para
aislar tramos no mayores de 300 m. o en lugares que garanticen el buen
funcionamiento del sistema y permitan interrupciones para realizar. . Las
ampliaciones y reparaciones en la red.
En base a estas consideraciones se efectúa el diseño hidráulico, de la
red de distribución, siendo la tubería de PVC la más utilizada en los
proyectos de agua potable en zonas rurales. Para el cálculo hidráulico,
las Normas del Ministerio de Salud recomiendan el empleo de las
ecuaciones de Hacen-Williams y Fiar- Whipple.
2.18. TIPOS DE REDES
Según la forma de los circuitos, existen dos tipos de sistemas de distribución: el
sistema abierto o de ramales abiertos y el sistema de circuito cerrado, conocido
como malla, parrilla, etc
2.18.1. SISTEMA CERRADO
Son aquellas redes constituidas por tuberías interconectadas formando mallas.
Este tipo de red es el más conveniente y tratara de lograrse mediante la
interconexión de tuberías, a fin de crear un circuito cerrado que permita un
servicio más eficiente y permanente. En este sistema
Se eliminan los puntos muertos; si se tiene que realizar reparaciones en los
tubos, el área que se queda sin agua se puede reducir a una cuadra,
dependiendo de la ubicación de las válvulas. Otra ventaja es que es mas
60
económico, los tramos son alimentados por ambos extremos consiguiéndose
menores perdidas de carga y por lo tanto menores diámetros; ofrece más
seguridad en caso de incendios, ya que se podría cerrar las válvulas que se
necesiten para llevar el agua hacia el lugar del siniestro.
Para el análisis hidráulico de una red de distribución en un sistema cerrado los
métodos mas utilizados son el de seccionamiento y el de Hardy Cross.
2.18.1.1 CONSIDERACIONES DE SEGURIDAD
Válvulas de seccionamiento
La ubicación y cantidad de válvulas de seccionamiento en una red de
distribución se determinan con la finalidad de poder aislar un tramo o parte de
la red en caso de reparaciones o ampliaciones, manteniendo el servicio en el
resto de esta. Mientras mayor número de válvulas se tengan en la red, menor
será la parte sin servicio en caso de una reparación, pero más costoso el
proyecto. En poblaciones concentradas deben proveerse de una válvula de
ingreso a la red y en los puntos donde exista un ramal de derivación
importante.
Válvulas de purga de lodos
Las válvulas de purga de lodos se ubicaran en los puntos de cotas más bajas
de la red de distribución, en donde se pudieran acumular sedimentos, se
deberán considerar sistemas de purga
61
Válvulas reductoras de presión
Las válvulas reductoras de presión reducen automáticamente la presión aguas
abajo de las mismas, hasta un valor prefijado. En los casos en que no se pueda
acceder a una válvula reductora de presión se puede optar por el uso de una
cámara rompe-presión.
Cámara de válvulas
Todas las válvulas deberán contar con cámara de válvulas para fines de
protección, operación y mantenimiento. Las dimensiones de la cámara deberán
permitir la operación de herramientas y otros dispositivos alojados dentro de la
misma.
Cámaras rompe–presión
En la instalación de una cámara rompe-presión debe preverse de un flotador o
regulador de nivel de aguas para el cierre automático una vez que se encuentre
llena la cámara y para periodos de ausencia de flujo.
Anclajes
Se instalaran anclajes de seguridad (hormigón simple, ciclópeo, etc.) en los
siguientes casos:
- En tuberías expuestas a la intemperie que requieran estar apoyadas en
soportes o adosadas a formaciones naturales de roca.
- En los cambios de dirección tanto horizontales como verticales de tramos
enterrados o expuestos, siempre que el cálculo estructural lo justifique.
62
- En tuberías colocadas en pendiente mayores a 60 grados respecto a la
horizontal.
Los anclajes más comunes son para curvas horizontales y verticales, tees y
terminaciones de tubería.
Cámara distribuidora de caudales
La función de una caja divisora de flujo por gravedad, es dividir el flujo en dos o
más partes, destinados a diferentes usos o reservorios de almacenamiento. La
caja divisora de flujo podrá emplearse en los siguientes casos:
- Cuando el proyecto considere más de un reservorio de almacenamiento, ya
sea por grandes distancias, por diferencias de nivel o diferentes comunidades.
- Cuando existan diferentes usos del agua (consumo humano, riego, pecuaria).
Las ventajas de la caja divisora de flujo son: uso racional y equitativo del agua,
disminución de costos de aducción y menor número de cámaras rompe–
presión (cuando estas son requeridas).
63
PLANO DE LOTIZACION
CALCULO DE LAS PRESIONES CON EL PROGRAMA WATER CAD V8
64
CAPITULO III
3.0.CÁLCULOS DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES
ASENTAMIENTO HUMANO MARIANO IGNACIO PRADO - VENTANILLA
Dinamica Poblacional
Densidad habitacional 4.7 hab/lote
Dotacion (ps) 150 lt-hab/dia
Dotacion (pns) 30 lt-hab/dia
K1 1.6
K2 2.6
r 1.3%
t 18 años
N° lotes= 449 Hab
Pt actual= 2111 Hab
Poblacion del 2011 P2011 = 2111Poblacion pequeña
Proyeccion del poblado en 15 años
Poblacion proyectada Pactual2029 = =Pactual2011(1+r*t) 2605 Hab
Poblacion Total proyectada = 2605 Hab
Poblacion de Diseño = 2605 Hab
65
Poblacion servida (90% Pt) 2345 Hab
Poblacion no servida (10% Pt) 261 Hab
Dot Ps 351675 lt
Dot Pns 7815 lt
359490 Lt
Parametros de Diseño
Qprom= 4.16 lt/seg =(Dot Ps + Dot Pns)/86400
Qmd= 6.66 lt/seg =Qprom*K1
Qmh= 10.82 lt/seg =Qprom*K2
Qmm= 17.31 lt/seg =Qprom*K1*K2
66
DISEÑO DEL VOLUMEN DE LA CUBA DEL TANQUE ELEVADO
VOL de la cuba = Vol reg+ Vol inc + Vol emerg
MDD= Dot*Ps*K1 562.680 lt/seg
Vol reg = 18%*MDD 101.2824
m3/dia
Vemerg = 7%*Vol reg 7.089768
m3/dia
V inc = 0 m3/dia
Vol reservorio = 108.37 m3/dia
Altura de la lamina deagua h= 3 mDiametro D= 6.78 m
DIMENSIONAMIENTO DEL VOLUMEN DE LA CUBA
67
POSIBLE UBICACIÓN DEL TANQUE ELEVADO EN MEDIO DE LA POBLACION
68
CARACTERISTICAS DEL TANQUE ELEVADO:
POR SU UBICACIÓN elevado
POR SU MATERIAL Concreto armado
POR SU GEOMETRIA Circular
POR SU CLASIFICA. Reservorio elevado
MODELACION CON EL PROGRAMA SAP 2000
69
ESQUEMA DE L SISTEMA DE IMPULSCIO N Y SUCCION
DISEÑO DEL SISTEMA DE IMPULSION
70
Ht = Hi + Hs = 44
Vol reservorio = 108.37 m3Qd = Q md = 6.66 lt/s
Tb = V = 108 = 4.52 = 8.00 HrsQ 6.66
Do=1.3*n^(1/4)*Qd(1/2)
n = tb = 8.00 = 0.33324 24
Qb = Qd*24/Tb = 0.01997167 m3/s = 19.9717 lt/s=1198 lt/min
Do = 0.13959511 m = 5.50 " = 6 "
Diámetro tentativo = 6”
Para calcular el diámetro de la tubería de impulsión , será analizar el
diametro inmediato superior y el diámetro inmediato inferior de la l diámetro
tentativo
Do-1=4”
Do=6”
Do+1=8”
CALCULO DE LAS PERDIDAS DE FRICCION Y LOCALES PARA CADA TUBERIA
71
PERDIDAS LOCALISADAS
S → Qb = 0.2785*C*^2.63*S^0.54 C = 150 Qb = 0.019971667 m3/s 4 " 0.1016 → S = 0.048721136 6 " 0.1524 → S = 0.006762196 8 " 0.2032 → S = 0.001665673
PERDIDAS POR FRICCION
V → Qb = V * A → V = Q 4*Qb A ^ 4 " 0.1016 → V = 2.463411767 6 " 0.1524 → V = 1.094849674 8 " 0.2032 → V = 0.615852942
Costo Unitario bomba = 13000
HP = 25
72
Hhf=S∗L
hfl=V 2∗KL12∗g
como bemo la tuberia con menor costo es el de 4” por lo cual se convierte en
nuestro diametro definitivo y el de succion es el inmediato superior
diametro de succion =6”
diametro de impulsion=4”
DISEÑO DE LA LINEA DE ADUCCION
Sg = 1.666667 m/m Qd = 0.2785*C*^2.63*S^0.54Qmh= 10.82 m3/s D 0.03896354 = 1.533997671 2" = 3"
Sr = 0.06355162
Qmcc = 10.8179861 m3/s
73
CALCULO DE LAS PRESIONES CON LA AYUDA DEL WATER CAD
74
EL SISTEMA DE DISTRIBUCION CERRADA
75
Anexo de fotos
76
77
CONCLUCIONES
La ubicación de la población es muy crítica para la viabilidad de las
diferentes alternativas de solución.
La solución ha cumplido con los requisitos mínimos para la distribución
de agua a las viviendas del asentamiento humano.
Se realizó un análisis de Sensibilidad Económica para determinar los
diámetros de las tuberías del reservorio, siendo este resultado técnico,
económico y rentable.
Para poder realizar un verdadero proyecto de abastecimiento de agua la
verdadera y única fuente de agua son las de tipo subterránea ya que
son las mas numerosas
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RECOMENDACIONES
1. cuando se realice la ejecucion de la obra , aplicar estrictamente las
especificaciones contenidas en los planos, para garantizar la calidad y el
buen funcionamiento del sistema de abastecimiento de agua potable
2. Proteger las obras de captación y tanque de distribución del sistema de
agua potable, a través de la construcción de muros perimetrales alrededor de
ellas, para garantizar la seguridad y continuidad del agua
que circule dentro de las mismas. Los pasos aéreos, deben ser
protegidos, con el fin de evitar que las personas los utilicen para transportarse
de un lado a otro.
3. Una vez finalizada la construcción de las instalaciones, se brinde el
mantenimiento correspondiente, con el objeto de obtener obras
duraderas y en buen estado en todo tiempo.
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BIBLIOGRAFIA
DISEÑO DE AGUA PORTABLE POR GRAVEDAD
Roger Aguero Pittman
MANUAL DE PERFORACIÓN MANUAL DE POZOS Y EQUIPAMIENTO
CON BOMBAS MANUALES
SIMON AROCHA, R "Abastecimiento de Agua"
DISEÑO DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE Y
EDIFICACIÓN ESCOLAR PARA LA COMUNIDAD
SANTO DOMINGO PEÑA BLANCA, SIQUINALÁ, ESCUINTLA” Severo
Constantino Zamora Jolon.
Mérida Morales Geler Kennyn . Diseño de: Introducción de agua potable al
caserío El Limonar y centro recreativo de la cabecera municipalde
Aguacatán, Huehuetenango. Tesis de Ingeniero Civil. Guatemala,
Universidad de San Carlos
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