introducciÓn de agua potable; de la aldea cucharas, del municipio de...
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UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL
IINNTTRROODDUUCCCCIIÓÓNN DDEE AAGGUUAA PPOOTTAABBLLEE;; DDEE LLAA AALLDDEEAA CCUUCCHHAARRAASS,, DDEELL MMUUNNIICCIIPPIIOO DDEE MMOORRAALLEESS,, DDEEPPAARRTTAAMMEENNTTOO DDEE IIZZAABBAALL
JJOOSSÉÉ AAUUGGUUSSTTOO LLÓÓPPEEZZ CCAALLDDEERRÓÓNN CCAARRNNÉÉ:: 11999966--1155994488
Asesorado por: Ing. Luis Gregorio Alfaro Véliz
Guatemala, octubre de 2004
UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
FACULTAD DE INGENIERÍA
IINNTTRROODDUUCCCCIIÓÓNN DDEE AAGGUUAA PPOOTTAABBLLEE;; DDEE LLAA AALLDDEEAA CCUUCCHHAARRAASS,, DDEELL MMUUNNIICCIIPPIIOO DDEE MMOORRAALLEESS,, DDEEPPAARRTTAAMMEENNTTOO DDEE IIZZAABBAALL..
TRABAJO DE GRADUACIÓN
PRESENTADO A JUNTA DIRECTIVA DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA
POR
JJOOSSÉÉ AAUUGGUUSSTTOO LLÓÓPPEEZZ CCAALLDDEERRÓÓNN
ASESORADO POR: ING. LUIS GREGORIO ALFARO VÉLIZ
AL CONFERÍRSELE EL TÍTULO DE
IINNGGEENNIIEERROO CCIIVVIILL
GUATEMALA, OCTUBRE DE 2004
UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
FACULTAD DE INGENIERÍA
NÓMINA DE JUNTA DIRECTIVA
DECANO Ing. Sydney Alexander Samuels Milson
VOCAL I Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos
VOCAL II Lic. Amahán Sánchez Álvarez
VOCAL III Ing. Julio David Galicia Celada
VOCAL IV Br. Kenneth Issur Estrada Ruiz
VOCAL V Br. Elisa Yazminda Vides Leiva
SECRETARIO Ing. Pedro Antonio Aguilar Polanco
TRIBUNAL QUE PRACTICÓ
EL EXAMEN GENERAL PRIVADO
DECANO Ing. Sydney Alexander Samuels Milson
EXAMINADOR Ing. Angel Roberto Sic García
EXAMINADOR Ing. Christa del Rosario Classon de Pinto
EXAMINADOR Ing. Carlos Salvador Gordillo García
SECRETARIO Ing. Pedro Antonio Aguilar Polanco
HONORABLE TRIBUNAL EXAMINADOR
Cumpliendo con los preceptos que establece la ley de la Universidad de San Carlos de Guatemala, presento a su consideración mi trabajo de graduación titulado: IINNTTRROODDUUCCCCIIÓÓNN DDEE AAGGUUAA PPOOTTAABBLLEE;; DDEE LLAA AALLDDEEAA CCUUCCHHAARRAASS,,
DDEELL MMUUNNIICCIIPPIIOO DDEE MMOORRAALLEESS,, DDEEPPAARRTTAAMMEENNTTOO DDEE IIZZAABBAALL.. Tema que me fuera asignado por la Dirección de la Escuela de Ingeniería Civil con fecha 13 de julio del 2004.
JJoosséé AAuugguussttoo LLóóppeezz CCaallddeerróónn
DDEEDDIICCAATTOORRIIAA
Mis padres José Antonio López Arévalo Guillermina Calderón de López
Con mucho amor y admiración por su esfuerzo y apoyo incondicional para la obtención de este triunfo; sin ellos no lo hubiera logrado.
Mi hermana María Raquel López Calderón
Con mucho cariño, deseándole todo lo mejor en todo lo que se proponga.
Mis abuelos José Augusto López (Q.E.P.D)
Raquel Arévalo de López (Q.E.P.D) Manuel Antonio Calderón María Morales de Calderón Por sus consejos y cariño hacia mi persona.
Mis tíos Con cariño y aprecio a todos, en especial a: Elda Calderón de Díaz Edgardo Homero López Arévalo
Mis primos Por su amistad y afecto.
Mis familiares en general Por su cariño mostrado día con día.
Mis amigos y compañeros de estudio Éxitos para cada uno de ellos.
AAGGRRAADDEECCIIMMIIEENNTTOOSS
Dios Por haberme iluminado y guiado, permitiendo la culminación de mi carrera.
Al ingeniero Luis Gregorio Alfaro Véliz Por haberme asesorado para desarrollar este trabajo de graduación.
Al ingeniero Ángel Roberto Sic García Coordinador de la Unidad de Ejercicio Profesional Supervisado.
La facultad de ingeniería, USAC Por haberme dado el privilegio de ocupar sus
aulas. La municipalidad
de Morales, Izabal Por la oportunidad y apoyo brindado, además de las amistades cosechadas.
Y, a todas las personas que de una u otra forma contribuyeron a ver culminada mi carrera.
I
ÍNDICE GENERAL
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES……………………………………………....... IV LISTA DE SÍMBOLOS ………………………………………………………… VI GLOSARIO…………………………………………………………………….. VII RESUMEN……………………………………………………………………… X OBJETIVOS……………………………………………………………………. XI HIPÓTESIS…………………………………………………………………….. XII INTRODUCCIÓN………………………………………………………………. XIII
1. MONOGRAFÍA DEL LUGAR 1 1.1 Características físicas……………………………………........ 1
1.1.1 Ubicación geográfica y localización………………….. 1
1.1.2 Topografía y clima……………………………………... 1
1.1.3 Tipología de las viviendas …………………………….. 2
1.1.4 Población actual………………………………………… 2
1.2 Características de infraestructura …………………………….. 4
1.2.1 Vías de acceso………………………………………….. 4
1.2.2 Servicios públicos………………………………………. 4
1.3. Características socioeconómicas …………………………….. 5
1.3.1 Origen de la comunidad……………………………….. 5
1.3.2 Actividad económica…………………………………… 5
1.3.3 Religión y costumbres………………………………… 6
1.3.4 Organización de la comunidad……………………….. 6
II
2. DISEÑO GENERAL DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE 7 2.1 Criterios y bases de diseño…………………………………… 7
2.1.1 Aforos, dotación y tipo de servicio…………………… 9
2.1.2 Tasa de crecimiento poblacional…………………….. 10
2.1.3 Período de diseño, población futura…………………. 10
2.1.4 Factores de consumo y caudales……………………. 11
2.1.4.1 Caudal medio diario…………………………... 11
2.1.4.2 Caudal máximo diario………………………… 12
2.1.4.3 Caudal máximo horario………………………. 12
2.1.5 Calidad del agua y sus normas………………………. 13
2.1.5.1 Examen bacteriológico……………………….. 13
2.1.5.2 Análisis fisicoquímico…………………………. 14
2.1.6 Fórmulas, coeficientes y diámetros de tuberías……. 14
2.1.7 Presiones y velocidades………………………………. 15
2.2 Levantamiento topográfico…………………………………… 18
2.2.1 Criterios………………………………………………… 18
2.2.2 Planimetría……………………………………………... 18
2.2.3 Altimetría………………………………………………... 19
2.3 Diseño hidráulico del sistema………………………………… 20
2.3.1 Línea de conducción………………………………….. 20
2.3.2 Almacenamiento………………………………………. 26
2.3.2.1 Cálculo del volumen de almacenamiento…. 26
2.3.2.2 Diseño del tanque proyectado……………….. 27
2.3.3 Red de distribución…………………………………….. 38
2.3.4 Tratamiento…………………………………………….. 40
2.3.4.1 Tratamiento químico………………………….. 40
2.3.4.2 Tratamiento bacteriológico…………………… 40
2.3.5 Obras de arte…………………………………………… 41
2.3.5.1 Válvulas de limpieza………………………….. 41
III
2.3.5.2 Pasos aéreos………………………………….. 41
2.3.5.3 Conexiones domiciliares……………………… 42
2.4 Integración del presupuesto…………………………………... 43
2.5 Análisis de vulnerabilidad……………………………………… 44
2.5.1 Análisis de riesgo………………………………………... 44
2.6 Tipos de amenazas ……………………………………………. 45
2.6.1 Sismos ……………………………………………………. 45
2.6.2 Huracanes………………………………………………... 45
2.6.3 Inundaciones…………………………………………….. 46
2.6.4 Deslizamiento ……………………………………………. 46
2.6.5 Erupciones volcánicas………………………………….. 47
2.6.6 Sequías…………………………………………………… 47
2.6.7 Vulnerabilidad del proyecto …………………………….. 47
CONCLUSIONES………………………………………………………………. 49 RECOMENDACIONES………………………………………………………… 50 BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………… 51 ANEXOS………………………………………………………………………... 52
IV
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES
FIGURAS
1 Población de acuerdo a edades………………………. 3
2 Población de acuerdo a género……………………….. 3
3 Dimensiones del tanque (perfil)……………………….. 27
4 Dimensiones del tanque (planta)……………………… 28
5 Análisis de volteo del tanque…………………………... 31
6 Planta general…………………………………………… 69
7 Planta perfil de estación 1 a 23……………………….. 70
8 Planta perfil de estación 23 a 45………………………. 71
9 Planta perfil de estación 45 a 54………………………. 72
10 Detalle tanque de distribución…………………………. 73
11 Detalle paso aéreo……………………………………… 74
12 Detalle hipoclorador…………………………………….. 75
TABLAS
I Elementos que integran el proyecto………………….. 8
II Bases generales de diseño……………………………. 17
III Diámetros internos de tubería………………………… 23
IV Cálculo de momento respecto a A……………………. 31
V Localización caja válvula de limpieza………………… 41
VI Localización de paso aéreo…………………………… 42
V
VII Vulnerabilidad del proyecto……………………………. 48
VIII Análisis fisicoquímico sanitario del agua …………….. 53
IX Análisis bacteriológico del agua………………………. 55
X Libreta topográfica……………………………………… 58
XI Resumen del cálculo hidráulico……………………….. 60
XII Presupuesto del proyecto……………………………… 64
VI
LISTA DE SÍMBOLOS
ACI Instituto Americano del Concreto
C Coeficiente de rugosidad
Cm Centímetro
D Diámetro
Dot Dotación
FHM Factor de hora máxima
FDM Factor de día máximo
h Hora
Hab Habitante
Hf Pérdida de carga
HG Hierro Galvanizado
INFOM Instituto de Fomento Municipal
km Kilómetro
L Litros
m Metro
mca Metros columna de agua
mm Milímetros
MSNM Metros sobre el nivel del mar
N Período de diseño
PVC Cloruro de polivinilo (material de tubo plástico)
Q Caudal
Qmd Caudal máximo diario
Qmh Caudal máximo horario
UNEPAR Unidad Ejecutora del Programa de Acueductos
Rurales
VII
GLOSARIO
Aforo Operación que consiste en medir el caudal de una fuente.
Acueducto Serie de conductos, a través de los cuales se traslada agua
de un punto hacia a otro.
Agua potable Es aquella sanitariamente segura, además de ser inodora,
incolora y agradable a los sentidos.
Área Espacio de tierra comprendido entre ciertos límites.
Azimut Ángulo horizontal referido a un norte magnético o arbitrario,
su rango va desde 0° a 360°.
Carga estática Es la diferencia de alturas que existe entre la superficie libre
de una fuente de abastecimiento y un punto determinado
del acueducto. Viene expresada en metros columna de
agua (mca)
Carga dinámica Es la suma de las cargas de velocidad (V2/2g) y de presión.
Caudal Es el volumen de agua que pasa por unidad de tiempo, en
un determinado punto de observación, en un instante dado.
VIII
Censo Es toda la información sobre la cantidad de población, en
un período de tiempo determinado la cual brinda y facilita
una descripción de los cambios que ocurren con el paso
del tiempo.
Cota de terreno Altura de un punto del terreno, haciendo referencia a un
nivel determinado.
Desinfección Eliminación de bacterias patógenas que existen en el agua
mediante procesos químicos.
Dotación Es la cantidad de agua necesaria para consumo de una
persona por día.
Estiaje Es la época del año, en la que los caudales de las fuentes
de agua descienden al nivel mínimo.
Nivelación Es un procedimiento de campo que se realiza para
determinar las elevaciones en puntos determinados.
Pendiente Es el grado de inclinación que pueda poseer un terreno, y
se mide por el ángulo que forma con la horizontal.
Pérdida de carga Es el cambio que experimenta la presión, dentro de la
tubería, por motivo de la fricción.
Perfil Delineación de la superficie de la tierra, según su latitud y
altura, referidas a puntos de control.
IX
Topografía Es el arte de representar un terreno en un plano, con su
forma, dimensiones y relieve.
X
RESUMEN
Para la realización del presente estudio de factibilidad de la Introducción
de Agua Potable de la Aldea Cucharas, del Municipio de Morales,
Departamento de Izabal; se hizo un levantamiento topográfico, luego se dibujó
una planta perfil del terreno y posteriormente se diseñó por medio de la
ecuación de Hazen Williams, tanto para la conducción como para la distribución
(ya que son redes abiertas); siendo este diseño un sistema de abastecimiento
de agua potable por gravedad.
Por medio de este trabajo de graduación, se presenta el estudio de
factibilidad del Proyecto Introducción de Agua Potable a ésta comunidad, el
cual por cuestiones de diseño, se dividió en tres ramales; abasteciendo el
primero de estos, a 100 viviendas; el segundo a 5 viviendas, y el tercero a 15
viviendas, esto con la finalidad de que todas las familias tengan agua.
En la línea de conducción se colocó, una válvula de limpieza en la parte
más baja, además de un paso aéreo de 30 metros de longitud. El tanque de
distribución se realizó con una capacidad de 30 metros cúbicos, elaborado con
paredes de concreto ciclópeo protegido con una losa de concreto reforzado.
Con este proyecto se beneficia a 660 personas, con 120 servicios
prediales, brindándoles un servicio de agua que mejorará la calidad de vida de
la población.
XI
OBJETIVOS
General
Contribuir al mejoramiento de la calidad de vida de las personas de la
aldea Cucharas, a través de la planificación de un sistema de
abastecimiento de agua que beneficie a 120 familias (660 habitantes
actuales), con su respectiva proyección a 21 años.
Específicos
1. Desarrollar un estudio de factibilidad y diseño del proyecto de
Introducción de Agua Potable a esta comunidad.
2. Fijar las bases para una adecuada administración, operación y
mantenimiento a largo plazo del sistema propuesto.
3. Capacitar a la población de esta comunidad acerca de la importancia del
agua y del buen uso que se le debe dar a ésta.
XII
HIPÓTESIS
La Aldea Cucharas, del Municipio de Morales, Departamento de Izabal,
posee un sistema de abastecimiento de agua entubada ineficiente, debido al
incremento en la población y que el sistema actual casi rebasó el período para
el cual fue diseñado. Además, sufrió daños causados por el huracán Mitch en
1,998. Lo anterior hace que los pobladores busquen otros medios para
abastecerse del vital líquido, lo que hace que los vecinos estén expuestos a
sufrir algún tipo de enfermedad, específicamente gastrointestinales; ya que no
se cuenta con un sistema de tratamiento, lo cual da lugar a que las condiciones
de vida sean deficientes en los pobladores.
Por todo esto, se piensa que con el desarrollo del proyecto del sistema
de Introducción de Agua Potable, la Municipalidad de Morales tendrá las
herramientas necesarias para resolver el problema en cuestión, suministrando
un servicio básico y fundamental a la comunidad.
XIII
INTRODUCCIÓN
En todo proceso de transformación encaminado a mejorar el nivel de
vida de los habitantes de determinada región, juegan un papel importante las
políticas de desarrollo, que tienen por objeto promover un cambio positivo en el
modo de vida de los pueblos. Entre los proyectos que contribuyen a realizar
dichos cambios en las comunidades, están aquellos destinados a abastecerlos
de agua potable.
Por ser el agua un elemento vital en la vida del hombre, tanto para su
desarrollo individual como colectivo, los sistemas de abastecimiento de agua
son de gran importancia, debido a que la escasez o falta de ésta puede
provocar problemas de salud en una comunidad, problemas de desarrollo
industrial e incluso afectar la apariencia estética de la localidad. De aquí que
cada comunidad debe tener un abastecimiento de agua en cantidad suficiente y
en calidad adecuada.
A pesar de que el servicio de agua potable es reconocido como un
derecho fundamental del hombre, en Guatemala, un gran porcentaje de
comunidades carecen de dicho servicio.
Por medio del presente informe de graduación, se presenta el estudio de
factibilidad del Proyecto Introducción de Agua Potable a esta comunidad, esto
es para que tengan agua todas las familias, sin importar ubicación de la casa
en la comunidad. El presente estudio, es un sistema de abastecimiento de
agua potable por gravedad, tanto en la conducción como en la distribución.
1
1. MONOGRAFÍA DE LA ALDEA CUCHARAS DEL MUNICIPIO DE MORALES DEPARTAMENTO DE IZABAL
1.1 Características físicas 1.1.1 Ubicación y localización
La aldea Cucharas del municipio de Morales Izabal se encuentra
ubicada en el Km. 257 de la CA-9 Ruta al Atlántico. Limita al norte con
el parcelamiento Los Andes, al sur con Quebrada Grande La Ruta y el
Naranjito, al este con el parcelamiento Navajoa, y al oeste con el centro
capacitación Navajoa; todas aldeas del municipio de Morales. Se ubica
aproximadamente a 35 metros sobre el nivel del mar (MSNM) y las
coordenadas geodésicas del centro del caserío son: N 15º 32’ 28.6” y W
88° 43’ 31.9”.
1.1.2 Topografía y clima El terreno en general es bastante plano, con diferencias de altura
de aproximadamente 40 m entre las casas bajas y la captación.
El clima del área es tropical húmedo, con lluvias durante la mayor
parte del año. La estación meteorológica más cercana a La Aldea
Cucharas que cuenta con la mayor cantidad de datos, es la estación
8.3.6 llamada “Las Vegas” localizada en Livingston Izabal la cual es
operada por el Instituto Nacional de Sismología, Vulcanología,
Meteorología e Hidrología (INSIVUMEH). Ésta estación cuenta con datos
2
de 10 años, comprendidos de enero de 1972 a mayo de 1982, los datos
promedio de este período son los siguientes:
a) Precipitación………………………………………1821.43 mm/año
b) Días de lluvia………………………………………255 días/año
c) Temperatura media……………………………….26.7°C
d) Temperatura máxima absoluta…………………..39.4°C
e) Temperatura media absoluta…………………….12.2°C
f) Humedad relativa media…………………………..84.2%
1.1.3 Tipología de las viviendas
La mayoría de viviendas tienen paredes de block, madera, o varas
de caña; los techos de lámina de zinc son los que predominan. Los
pisos son de torta de cemento, tierra y cemento líquido.
La mayoría de las familias cocina en estufas rústicas a base de
leña, construidas con material local.
1.1.4 Población actual
Actualmente, la aldea se compone de 120 familias, haciendo un
total de 660 habitantes, con un promedio de 5.5 personas/familia.
El 20 por ciento de la población son niños de hasta 10 años; el 51
por ciento son jóvenes hasta de 18, lo cual evidencia que la población
infantil es del 71 por ciento, el 29 por ciento son adultos mayores de 18
años. Estos datos fueron tabulados en base al censo poblacional de
3
esta aldea, realizado por personal de la Oficina de Planificación
Municipal del Municipio de Morales, Departamento de Izabal
A continuación se ilustran dos gráficas en las que se muestra los
datos de población de la Aldea Cucharas del Municipio de Morales,
Departamento de Izabal.
Figura 1 Población de acuerdo a edades
20%51%
29% De 0 a 10 años20%De 10 a 18 años51%Mayores de 18años 29%
De acuerdo al género: la población masculina es del 51 por ciento
y la femenina, del 49 por ciento.
Figura 2 Población de acuerdo a género
51%49%
Población masculina51%Población femenina49%
4
1.2 Características de infraestructura 1.2.1 Vías de acceso
En la actualidad, la vía más rápida para llegar a la comunidad
desde la ciudad de Guatemala es la siguiente: se recorren 257
kilómetros en carretera asfaltada hasta la aldea (a través de la CA-9
norte); se encuentra ubicada a un costado de la Ruta al Atlántico, el
acceso en general esta en buenas condiciones. Se puede llegar en
cualquier tipo de vehículo.
Desde el municipio Morales Izabal a la comunidad hay
aproximadamente 17 Km y dicho recorrido se realiza en un tiempo
aproximado de 15 minutos, y de Puerto Barrios, cabecera departamental
de Izabal, hay aproximadamente un total de 43 Km, utilizando
igualmente la Ruta al Atlántico.
1.2.2 Servicios públicos
La aldea cuenta con los siguientes servicios: energía eléctrica,
escuela, iglesia, pero el servicio de agua potable hace varios años que
no lo tienen, es decir esta comunidad hace 18 años que a través de una
cooperación se llevó a cabo el diseño para proyectar agua, pero debido
al crecimiento de la población, y a su vez la gran demanda de este
servicio, el mismo se ha vuelto ineficiente ya que desde hace varios años
no cuentan con el vital líquido, inicialmente el proyecto fue diseñado para
10 familias en 1,986 y actualmente son 120 familias con las que cuenta
dicha aldea, además el huracán Mitch agravo el problema ya que daño
gran parte de la tubería.
5
1.3. Características socioeconómicas 1.3.1 Origen de la comunidad
La comunidad de Cucharas se puede decir que se fundó en el
año de 1,960 con la llegada de la familia Hernández Carranza,
procedente de San Agustín Acasaguastlán departamento de El
Progreso. Se organizaron y comenzaron a cultivar su tierra,
estableciéndose en este lugar hasta llegar a ser hoy en día, una de las
aldeas más importantes del departamento.
Básicamente un 70 por ciento de la población ha nacido en esta
comunidad; en consecuencia, presenta una estructura familiar estable,
muy numerosa pero que muestran una proyección de unidad y afecto.
1.3.2 Actividad económica
El 90% de las familias de esta comunidad se dedican a la
agricultura, cuyos principales cultivos son: maíz, arroz, fríjol, frutas
cítricas, además existe una plantación de hule privada donde algunos
pobladores de la comunidad laboran.
Sin embargo las familias no pudieron precisar sus ingresos
mensuales, se calcula que giran alrededor de los Q 900.00 a Q 1,300.00
por familia.
La canasta básica familiar de alimento se substituye con otros
ingresos que las familias obtienen por la crianza de animales
domésticos.
6
1.3.3 Religión y costumbres
La mayor parte de sus pobladores son ladinos. Se practica la
religión católica en un 70 por ciento y un treinta por ciento practica la
religión protestante. Además dicha aldea cuenta con sus propias
iglesias, una católica y una evangélica, lo que les beneficia grandemente
porque no tienen que movilizarse hacia otras aldeas para asistir a ellas.
Una de las costumbres de la aldea es básicamente asistir a la
iglesia para poder convivir y socializar con los demás habitantes,
asimismo en ocasiones organizan encuentros de fútbol, o se recrean en
el río de la localidad.
1.3.4 Organización de la comunidad
La Comunidad está organizada por un Comité de Consejo
Comunitario de Desarrollo (COCODE) el cual cuenta con autoridad local
y recibe el apoyo de la institución Cruz Roja Guatemalteca, la cual se
proyecta para el bien de las personas de esta aldea.
El grupo de personas que forman el comité son emprendedoras,
colaboradoras y participativas pues trabajan de forma comprometida
para el desarrollo de la comunidad.
Este comité se conforma por siete puestos: Presidente,
Vicepresidente, Secretario, Tesorero y tres vocales. Sus miembros
titulares se reúnen periódicamente.
7
2. DISEÑO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE
2.1 Criterios y bases de diseño
El sistema se planteó en base a las normas manejadas por UNEPAR,
este estudio se diseñó tomando en cuenta los siguientes criterios:
El proyecto abastecerá a 120 viviendas (660 habitantes). Incluye, una
captación propia, así como el diseño de la línea de conducción, tanque de
distribución, y red de distribución. El planteamiento general es aprovechar una
presa de captación existente, la cual fue construida posterior al huracán Mitch
para abastecer a otra aldea aledaña.
Con el fin de facilitar el diseño, el proyecto se dividió en tres ramales: el
primer ramal abastece a 100 viviendas, asimismo el segundo ramal abastece
únicamente a 5 viviendas, y el tercer ramal abastece a 15 viviendas
De esta forma debido a que la presión estática entre la captación
existente y la última casa no sobrepasa los 40 metros y la diferencia de cotas
entre estaciones no varían demasiado, el diseño se realizó de manera de
aproximarse en lo posible a los parámetros mínimos establecidos y de esta
forma tener un equilibrio con las presiones y velocidades.
Se tiene contemplado la utilización de tubería de cloruro de polivinilo
(PVC) de 160 PSI, esto con el objetivo de guardar un margen de seguridad en
función de las presiones, al momento de estar funcionando el proyecto.
El tanque de distribución está localizado en la Estación E-6 (cota 990.33,
caminamiento 251.04), donde se distribuye al grupo de casas de esta
8
comunidad y el mismo se construirá superficial, debido a que no existen
impedimentos hidráulicos para llevarlo a cabo.
Debido a que la mayor parte de viviendas están ubicadas a un costado
de donde pasa la línea principal de distribución, y distancia de las mismas con
respecto a la línea principal no sobrepasa los 50 metros de distancia, se utilizó
el criterio de diseñar la línea principal; y las viviendas que no sobrepasen esta
distancia se tomarán como conexiones domiciliares, tomando en cuenta por
supuesto, el número de viviendas a abastecer en cada tramo.
Además se tiene un paso aéreo de 30 metros de longitud ubicado en la
Estación E-22 (cota 969.28, caminamiento 1+470)
Es por ello que a continuación se ilustra una tabla con los elementos que
integran el sistema de agua potable.
Tabla I Elementos que integran el proyecto
Con el objetivo de hacer más fácil el cálculo se utilizó un programa
realizado en una hoja electrónica, el cual describe el método de Hazen -
Williams, para diseñar la línea de conducción, y red de distribución.
Cantidad Unidad Descripción 1 Unidad Tanque de distribución 30 m3
251.04 metros Tubería de conducción 7102.07 metros Tubería de distribución
1 Unidad Caja de válvula de limpieza 1 Unidad Paso aéreo 30 mts. 1 Unidad Hipoclorador
120 Unidad Conexiones prediales
9
2.1.1 Aforos, dotación y tipo de servicio
En la Aldea Cucharas existen 2 fuentes de agua (Cipreses y Cumbre
Fría), en las cuales se captará el vital líquido en su totalidad y se conducirá por
gravedad a las viviendas de la comunidad.
El aforo se realizó por el método volumétrico, obteniendo un caudal de
25.56 L/S el cual satisface la demanda de agua requerida por esta población,
realizándose este, el 18 de marzo de 2004, con colaboración de personas de
dicha aldea.
La dotación es la determinación de la cantidad de consumo de agua
utilizada en cualquier lugar por la población, para cubrir todo tipo de
necesidades de la forma posible. Desde el punto de vista económico, la
dotación es muy importante, ya que a mayor dotación, mayor será el diámetro
de la tubería, y por consiguiente eleva el costo del proyecto.
De acuerdo con las normas y debido a que la comunidad tiene un clima
de tropical húmedo, se decidió adoptar una dotación (D) de 100 litros
/habitante/ día. En acueductos rurales la dotación es únicamente para el
consumo doméstico, teniendo cuidado que la población consuma la cantidad de
agua prevista, de lo contrario el período de diseño se acorta.
El tipo de servicio que influye de una manera determinante en la
economía familiar en el área rural, es el servicio de conexiones prediales, y de
acuerdo con la producción de la fuente, es el tipo de servicio más adecuado y
factible para implementarlo a la Aldea Cucharas del Municipio de Morales del
Departamento de Izabal.
10
2.1.2 Tasa de crecimiento poblacional
Según los datos de población del Instituto Nacional de Estadística,
obtenidos de censos anteriores, además de parámetros utilizados en la Oficina
de Planificación Municipal de Morales Izabal, se optó por una tasa del 2.60 por
ciento, tomada en cuenta para estimar la población futura.
2.1.3 Período de diseño, población futura
Se entiende como período de diseño de un sistema de abastecimiento
de agua o de sus componentes, al tiempo comprendido entre la puesta en
servicio y el momento en el que sobrepase las condiciones establecidas en el
diseño.
En base a las normas establecidas, todas las partes del proyecto fueron
diseñadas para un período de 21 años.
La población futura del área que cubrirá el sistema de agua, se calcula
según la fórmula de crecimiento geométrico siguiente:
Pf = Pa *(1+I)N ………………………………………………………………...(1)
Donde:
Pf = población futura
Pa = población actual según censo realizado en el E.P.S.
I = tasa de crecimiento poblacional
N = período de diseño (en años)
Sustituyendo datos en la fórmula anterior se obtiene:
11
Pf = 660* (1 + 0.0260)21
Pf = 1133 habitantes
2.1.4 Factores de consumo y caudales
Cuando se realiza un estudio de consumo, la parte más difícil, es la
obtención de información; ya que esto implica tener datos de medición de
consumos de la población a servir, durante un lapso prudencial de tiempo.
Durante el día, el caudal dado por una red pública varía continuamente,
en horas diurnas supera el valor medio, alcanzando valores máximos alrededor
del medio día, y los valores mínimos en las primeras horas de la madrugada.
2.1.4.1 Caudal medio diario (Qm)
Es la cantidad de agua que va a consumir la población durante un día
(24 horas), el cual se expresa también como el promedio de los consumos
diarios en el período de un año.
Cuando no se conocen registros, generalmente se asume como el
producto de la dotación por el número posible de usuarios al final del período
de diseño, se calcula según la siguiente expresión:
Qm = Dotación* No. Hab. /86400………………………………………… (2)
Donde:
Qm = caudal medio en L/S
Dotación =100 L/Hab/Día
No. Hab. = número de habitantes futuros
12
Sustituyendo datos en la fórmula anterior, se obtiene:
Qm = (100 L/Hab/Día *1133 Hab.)/86400 = 1.31 L/S
Qm = 1.31 L/S
2.1.4.2 Caudal máximo diario (Qmd)
Se define como el máximo consumo de agua durante 24 horas,
observado en el período de un año, es el que se utiliza para diseñar la línea de
conducción, y tomando como base las normas de UNEPAR – INFOM, las
cuales indican que:
Qmd = Qm* Fdmáx ………………………………………………………………(3)
Donde:
Fdmáx = factor de día máximo, que según norma, se adopta 1.3
Sustituyendo datos en la fórmula anterior se obtiene:
Qmd = 1.31 L/S*1.3 = 1.70 L/S
2.1.4.3 Caudal máximo horario (Qmh)
El caudal máximo horario es aquel que se utiliza para diseñar la red de
distribución. Se define como el máximo consumo de agua observado durante
una hora del día en el período de un año. Y de acuerdo con las normas de
UNEPAR – INFOM, las cuales indican que:
Qmh = Qm * Fhmáx………………………………………………… ………..... (4)
13
Donde:
Fhmáx = factor de hora máximo, que según norma, se adopta 2.5
Sustituyendo datos
Qmh = 1.31 L/S*2.5 = 3.27 L/S
2.1.5 Calidad de agua y sus normas
El agua potable debe llenar ciertas condiciones, tales como:
a) Incolora en pequeñas cantidades o ligeramente azulada en
grandes masas.
b) Inodora, insípida y fresca.
c) Aireada, sin substancias en disolución y sobre todo sin materia
orgánica.
d) Libre de microorganismos que puedan ocasionar
enfermedades.
Para el análisis del agua es indispensable realizar los siguientes
exámenes:
2.1.5.1 Examen bacteriológico
El examen bacteriológico se hace con el fin de establecer la probabilidad
de contaminación del agua con organismos patógenos, porque éstos pueden
transmitir enfermedades. Este examen se apoya en métodos estadísticos, los
cuales determinan el número más probable de bacterias presentes.
14
Dicho examen es útil como control de calidad, para verificación de
alguna eventual contaminación.
Según los resultados de los exámenes de calidad de agua que se
presenta en el anexo 1; desde el punto de vista bacteriológico, el agua no es
potable, por ese motivo, se hace necesario implementar una desinfección a
base de hipoclorito de calcio, para aprovechar los efectos residuales del cloro.
Con esto, se logrará una mayor seguridad, pues se disminuirán los
riesgos de contaminación debidos a una inadecuada manipulación del agua.
2.1.5.2 Análisis físico químico Este análisis determina las características físicas del agua tales como: el
aspecto, el color, el olor, el sabor, su pH, y su dureza. Específicamente para
este proyecto, desde el punto de vista fisicoquímico, el agua es apta para
consumo humano.
2.1.6 Fórmulas, coeficientes y diámetros de tuberías
Para determinar las pérdidas de carga en la tubería, se recurre a la
fórmula de Hazen Williams, la cual está expresada por:
Hf = 1743.811 * L * Q 1.852 …………………………………………………. (5)
D 4.87 * C 1.852
Donde:
Hf = pérdida de carga en metros
C = coeficiente de fricción interno (Para HG (C=100), y para PVC (C=140))
D = diámetro interno en pulgadas
15
L = longitud de diseño en metros
Q = caudal en litros por segundo
Conociendo la altura máxima disponible por perder, la asumimos como
Hf, la cual nos permitirá encontrar el diámetro teórico necesario para la
conducción del agua. Despejando la fórmula anterior, obtenemos la siguiente
expresión:
D = (1743.811 * L * Q 1.852 ) 1/ 4.87…………………………………………...(6)
Hf * C 1.852
Obteniendo el diámetro teórico, se procede a seleccionar el diámetro
comercial superior y se calcula el Hf final.
2.1.7 Presiones y velocidades
El diseño hidráulico, se hará con base a la pérdida de presión del agua
que corre a través de la tubería. Para comprender el mecanismo que se emplea
se incluye los principales conceptos utilizados:
a) Presión estática en tuberías
Se produce cuando todo el líquido en la tubería y en el recipiente
que la alimenta está en reposo. Es igual al peso específico del agua
multiplicado por la altura a que se encuentra la superficie libre del agua
en el recipiente.
La máxima presión estática que soportan las tuberías de 160 PSI
= 60 mca, teóricamente puede soportar más pero por efectos de
16
seguridad si hay presiones mayores que la presente, es necesario
colocar una caja rompe presión o tubería de PVC de 250 PSI o HG.
En la línea de distribución la presión estática permitida es de 40
mca, ya que a mayores presiones fallan los empaques de válvulas y
grifería.
b) Presión dinámica en la tubería
Cuando hay movimiento de agua la presión estática modifica su
valor disminuyéndose por la resistencia o fricción de la paredes de la
tubería, lo que era altura de carga estática ahora se convierte en altura
de presión más pequeña, debido al consumo de presión que se le llama
pérdida de carga. La energía consumida o pérdida de carga varía con
respecto a la velocidad del agua y en proporción inversa al diámetro de
la tubería.
La presión en un punto A es la diferencia entre la cota
piezométrica del punto A y la cota del terreno en ese punto.
c) Velocidades
En todo diseño hidráulico es necesario revisar la velocidad del
líquido, para verificar si ésta se encuentra entre los límites
recomendados.
Para diseño de sistemas de abastecimiento de agua potable,
según las normas de UNEPAR se consideran los siguientes límites:
17
a) Para conducciones: Mínima = 0.40 m/seg. y Máxima =
3.00 m/seg.
b) Para distribución: Máxima = 2.00 m/seg.
Tabla II Bases generales de diseño
Tipo de sistema Gravedad No. de conexiones 120 Población actual 660 hab. Población futura 1133 hab. Viviendas actuales 120 viv. Viviendas futuras 226 viv. Período de diseño: 21 Años Tasa de crecimiento: 2.60% Dotación 100 l / h / d Caudal medio 1.31 l / s Caudal de conducción 1.70 l / s Caudal de distribución 3.27 l / s Factor día máximo 1.3 Factor hora máximo 2.5 Clase de tubería PVC Presión de trabajo 160 PSI Coeficiente hidráulico 140 Factor de almacenamiento 25% Volumen de tanque* 30 m3
* Según se especifica en la sección 2.3.2.1
18
2.2 Levantamiento topográfico 2.2.1 Criterios
Para realizar el levantamiento topográfico se utilizaron los siguientes
recursos:
Humanos: 1 estudiante de EPS, y 2 cadeneros.
Físicos: teodolito marca Sokisha modelo TM20E.
Materiales: madera rústica para la elaboración de trompos y
estacas.
Con el objetivo de tener una mayor exactitud al momento de la
cuantificación de la tubería y por ende disminuir costos, exactamente todas las
viviendas fueron radiadas, esto a pesar de que las casas no se encuentran
localizadas a distancias muy grandes con respecto a la línea principal.
2.2.2 Planimetría
El levantamiento planimétrico se ejecutó como una poligonal abierta,
utilizando para ello el método de conservación de Azimut con vuelta de
campana.
Las distintas horizontales (Dh) se calcularon, según la siguiente fórmula:
Dh= ∆H * 2h* seno β2……………………………………………………….. (7)
19
Donde:
∆H = diferencia de hilos (superior – medio)
2h = 2 veces la constante de lectura horizontal del aparato = 2 *100 = 200
β = ángulo vertical
2.2.3 Altimetría
Las diferencias de nivel entre puntos de las líneas, se calcularon
mediante la siguiente expresión:
CPO = CEA + AI – HM + 2V *∆H * seno (2*β)…………………………...… (8)
Donde:
CPO = cota del punto observado
CEA = cota de la estación anterior
2V = 2 veces la constante vertical del aparato = 2*50 = 100
AI = altura del instrumento
HM = lectura del hilo medio
20
2.3 Diseño hidráulico del sistema
2.3.1 Línea de conducción
La línea de conducción es un conjunto de tuberías libres o forzadas
(presión), que parten de las obras de captación (para este caso captación
existente), al tanque de distribución.
En el diseño de una línea de conducción por gravedad, se deben tener
los siguientes aspectos fundamentales:
a) La capacidad deberá ser suficiente para transportar el caudal de día
máximo.
b) La selección del diámetro y clase de la tubería que se empleará deberá
ajustarse a la máxima economía.
En conducciones forzadas es preciso tener siempre en cuenta las
pérdidas de carga. Ésta se acumula cuanto mayor es la longitud de la
conducción, lo cual implica que para conducciones de gran longitud debe
usarse tubería de diámetros grandes.
A continuación se muestra el cálculo para la primera iteración, de la
Estación E-1 (con caminamiento 0+000.00) a la Estación E-6 (con
caminamiento 0+251.04), y al finalizar los siguientes cálculos, se muestra de
una forma general, el machote de la tabla que se utilizó para integrar el
resumen del cálculo de hidráulico:
21
a) Datos para la primera iteración
E-1 = Caminamiento 0+000.00 Cota = 1000.00
E-6 = Caminamiento 0+251.04 Cota = 990.33
Q = 1.70 L/S
Coeficiente hidráulico = 140
Para calcular la longitud “L”, únicamente aproximamos la distancia
horizontal al número inmediato superior, específicamente para esta iteración la
distancia horizontal es igual a 251.04 m, de esta forma la distancia que nos
servirá para realizar la primera iteración de el cálculo hidráulico será de 252 m.
b) Cálculo de la presión hidrostática
La presión hidrostática no es más que la diferencia de cota entre el
nivel cero del agua y la altura en la cual terminará el diseño, la cual se describe
a continuación.
Utilizando la ecuación: H = Co – Cf …………………………………………. (10)
Donde:
H = presión hidrostática
Co = cota de inicio
Cf = cota final
Sustituyendo en la ecuación tenemos:
H = 1000.00 – 990.33
22
H = 9.67
Debido a que el agua en el punto de la captación está a presión
atmosférica, la presión en el punto de inicio es igual a cero.
c) Cálculo del diámetro de la tubería
Para calcular el diámetro de la tubería necesario para cumplir con los
requerimientos hidráulicos, se efectúa mediante la siguiente fórmula:
D = ((1743.811 * L * Q 1.852 ) / (C 1.852 * Hf ) ) 1/ 4.87
Pero también se tiene que tomar en cuenta las pérdidas por fricción,
debiendo probar con diámetros superiores o inferiores de tubería a manera de
contrarrestar estas pérdidas, y lograr mantener presiones adecuadas a lo largo
del tramo que se esta diseñando.
Se tomó la decisión de usar un diámetro de 3” para el primer tramo. El
diámetro interno de un tubo de PVC de 3”, y de acuerdo con la tabla de tubería
de PVC 1120 ASTM D 2241 SDR 26 proporcionada por el fabricante Tubovinil,
es de 3.23 pulgadas. Los diferentes diámetros internos para PVC de 160 PSI
utilizados para el diseño hidráulico se ilustran a continuación:
23
Tabla III Diámetros internos de tubería
TUBERÍA DE PVC 1120 ASTM D 2241 SDR 26 Presión de trabajo A 23 °C : 160 psi = 11.2 Kg/cm2
Presión mínima de ruptura: 500 psi = 35.15 Kg/cm2 (falla en 60 a 90 segundos)
Longitud de cada tubo: 20 pies = 6.09 m.
Diámetro
nominal
Diámetro
exterior
Espesor de
pared (min)
Diámetro
interior
Peso
aproximado
mm Pulg. mm Pulg. mm Pulg. mm Pulg. Kgs. Lbs.
25 1 33.40 1.315 1.52 0.060 30.35 1.195 1.35 2.97
38 1 ½ 48.26 1.900 1.85 0.073 44.55 1.754 2.39 5.27
50 2 60.33 2.375 2.31 0.091 55.70 2.193 3.72 8.21
62 2 ½ 73.03 2.875 2.79 0.110 67.45 2.655 5.45 12.01
75 3 88.90 3.500 3.43 0.135 82.04 3.23 8.14 17.94
100 4 114.3 4.500 4.39 0.173 105.5 4.15 13.41 29.57
d) Cálculo de las pérdidas por fricción
Una vez definido el diámetro interno de la tubería, se procede a calcular
el valor real de la pérdida en este tramo; por medio de la siguiente ecuación; de
ésta manera:
Hf = ( 1743.811 x L x Qd1.85 ) / ( C1.85 x D4.87 )
Donde:
L = longitud de diseño en metros
Qd = caudal de distribución en litros por segundo
C = constante para PVC
24
D = diámetro interno en pulgadas
Sustituyendo:
Hf = (1743.811 x 252 x 1.70 1.85 ) / ( 140 1.85 x 3.23 4.87 )
Hf = 0.59 m
e) Cálculo de la cota piezométrica
La cota piezométrica final del tramo, se calcula restando la cota
piezométrica al inicio del tramo, menos las pérdidas del tramo, por lo tanto; se
calcula de la siguiente manera:
PIf = PIo – Hf ……………………………………………………………………….. (11)
Donde:
PIf = cota piezométrica final del tramo
PIo = cota piezométrica al inicio del tramo
Hf = pérdida por fricción o pérdidas de carga
Sustituyendo en la ecuación, se tiene:
PIf = 1000.00 – 0.59
PIf = 999.40 m
25
f) Cálculo de la presión hidrodinámica
La presión hidrodinámica al inicio de este tramo es cero, debido a la
presión atmosférica, pero la presión hidrodinámica al final del tramo se calcula
de la siguiente manera: cota piezométrica final menos la cota final del terreno
de dicho tramo, lo cual se hace numéricamente a continuación.
PDf = PIf – Cf ………………………………………………………………………...(12)
Donde:
PDf = presión hidrodinámica al final del tramo
PIf = cota piezométrica al final del tramo
Cf = cota de terreno al final del tramo diseñado
Sustituyendo en la ecuación anterior tenemos:
PDf = 999.40 – 990.33
PDf = 9.074 m
g) Cálculo de la velocidad Ésta viene expresada de la siguiente manera:
V = (1.974 * Q) / D2………………………………………………………………... (13)
Donde:
V = velocidad del agua en metros por segundo.
Q = caudal en litros por segundo (L/S)
26
D = diámetro interno de la tubería en pulgadas
Sustituyendo:
V = (1.974 * 1.70) / 3.232
V = 0.37 m / s
2.3.2 Almacenamiento
2.3.2.1Cálculo del volumen de almacenamiento
Para obtener el volumen de almacenamiento se toma como base el
caudal medio, calculado en relación a la población futura y la dotación utilizada,
además de un factor de almacenamiento que según las normas, el volumen de
compensación en sistemas por gravedad debe comprenderse entre el 20 y 30
por ciento del caudal medio diario, debiendo considerar un porcentaje como
reserva para eventualidades, de esta forma se tiene que f = 0.25
Se utiliza la siguiente fórmula:
Vol = F * Qm ……………………………………………………………….. (14)
Donde:
Vol = volumen en metros cúbicos.
F = factor de almacenamiento
De A Dist.
(mts) Long. Tub. (mts)
Caudal Cond. (lt/seg)
Coef. Hazen
W.
P. del Tubo (psi)
Diam. Diseño
(plg) Vel. m/s
[Hf] mts.
Cota de Terreno
Cota Piez.
Pres. Dinám.
Pres. Estát.
1 2 251 252 1.70 140 160 3.23 0.37 0.59 990.33 999.40 9.074 9.67
27
Qm = caudal medio en metros cúbicos por día (m3/día)
Sustituyendo en la ecuación:
Qm diario = 1.31 L/S * 86,400 s/día * 1 m3/1000 L = 113.18 m3/dia
Vol = 0.25 * 113.18 m3/día = 28.29 m3/día = 30 m3/día
El volumen adoptado será de 30 metros cúbicos, se tomó esta decisión
por motivos económicos y de espacio constructivo para la ejecución del mismo.
El tanque estará ubicado en la Estación E-6, la cual tiene una cota de
990.33 metros, y un caminamiento de 251.04 metros lineales, debido a que el
área seleccionada para la ubicación del tanque es adecuada, y ya que no
existen impedimentos hidráulicos, el mismo se construirá de forma superficial.
2.3.2.2 Diseño del tanque proyectado:
Figura 3 Dimensiones del tanque (perfil)
28
Figura 4 Dimensiones del tanque (planta)
Diseño de la losa del tanque: Espesor de la losa:
El cálculo del espesor (t) viene dado por la siguiente expresión:
(t) = (Perímetro de la losa) /180 = (3.65 * 4)/180 = 0.08 m
De acuerdo con la norma, el espesor de las losas en dos sentidos deben
estar en el rango 0.09<t< 0.15, por lo que en nuestro caso en particular
tomaremos un espesor t = 0.10 m
Área de acero mínimo (Asmin)
El acero mínimo se calculará con la siguiente expresión:
29
Asmín = f* (14.1 / F’y) * b * d ……………………………………………… (15)
Donde:
f = factor para acero mínimo = 0.40;
F’y = módulo de fluencia para acero comercial (2,810 kg /cm2 )
b = banda de 100 centímetros de ancho
d = peralte = Espesor (t) - recubrimiento = 10 cm - 2 cm = 8 cm
Sustituyendo los valores se tiene:
Asmín = 0.40* (14.1/2810) * 100 * 8 = 1.61 cm2
Asmín = 1.61 cm2
Acero por temperatura (Ast)
Representa el 2 % del ancho de banda, multiplicado por el espesor de la
losa, sustituyendo dichos valores en la siguiente expresión:
Ast = 0.02 * 100 * 10 = 2.00 cm2
Espaciamiento: 2.00 : 100 : : 0.71 : S → S = 0.35m, utilizando varilla de 3/8”
Espaciamiento máximo entre varillas (Smáx)
Es la distancia máxima recomendada para separación entre varillas se
expresa mediante la formula Smáx = 3 *t
Sustituyendo:
Smáx = 3 * 0.10 = 0.30 m
30
De ésta manera se concluye que por las dimensiones, área tributaria y
por su sobrecarga, la losa se reforzará por temperatura, ya que el área de
acero esta por debajo del acero por temperatura, asimismo el espaciamiento no
cumple con el máximo permitido usando varillas de 3/8”, y en base a lo
establecido anteriormente se utilizará varilla de 3/8” a cada 0.20 m.
Diseño del muro del tanque
Para el diseño de tanques generalmente existen dos casos críticos;
cuando el tanque es enterrado, el caso crítico ocurre cuando éste está vacío,
pero debido a que el tanque se construirá superficial, normalmente el caso
crítico ocurre cuando el mismo está lleno de agua hasta el punto de rebalse.
Datos
Ángulo de fricción interna (Ø) = 300
Esfuerzo último del acero (F’y) = 2,810 kg /cm2
Esfuerzo último del concreto (Fc) = 280 kg / cm2
Peso del agua (Wagua) = 1.0 ton /m3
Peso del concreto = 2.4 ton /m3
Peso de la piedra (Wpiedra) = 2.0 ton /m3
Peso del suelo (Ws) = 1.6 ton /m3
Valor soporte del suelo (Vs) = 10.0 ton /m2
31
Figura 5 Análisis de volteo del tanque
Tabla IV Cálculo de momento respecto al punto A
Fig. ע *Área = W (Ton) Brazo (m) Momento (Ton-m)
1 2 *(0.5*0.70*3.00) = 2.10 2/3*0.70 = 0.47 +0.99
2 (0.30*2.80)*2 = 1.68 0.70+(0.30)/2 = 0.85 +1.43
3 (0.5* 1.825*2.50) = 2.28 1/3 (2.50) = 0.83 -1.89
4 (0.30*1.50)*2 = 0.90 1.50/2 = 0.75 +0.68
Σ WR = 4.68 ΣMR = 1.21
32
Carga de la losa + Vigas sobre el muro Carga muerta (CM)
Peso propio de losa = 2400 * 0.10….. = 240 kg/m2
Peso de acabados …………………….. = 90 kg/m2
Σ (CM)……………………………………. = 330 kg/m2
Carga viva (CV) = 100 kg/m2
Carga última (Cu)
Cu = 1.7 CM + 1.4 CV ……………………………………………………..(16)
Sustituyendo:
Cu = 1.4 (330) + 1.7 (100) = 632 kg./m2
Área tributaria de la losa sobre el muro (At)
At = (b)/2 * a/2 ……………………………………………………………... (17)
Sustituyendo:
At = (3.65+0.50)/2 *1.825 = 3.79 m2
Peso sobre el muro (Wmuro)
Wmuro = Peso del área tributaria de la losa + Peso de la viga……….. (18)
33
Sustituyendo:
Wmuro = ((632 * (3.79)) + ((2400 * 0.20 *0.15 * 3.65) (1.4))
Wmuro = 2763.20 kg/m = 2.76 ton/m
Peso total del muro (Wtot)
Wtot = WR + Wmuro ………………………………………………………………….(19)
Sustituyendo:
Wtot = 4.68 +2.76 = 7.44 ton
Momento que ejerce la carga concentrada, respecto del punto “A” (MA)
MA = Wmuro * Brazo………………………………………………………………..(20)
Sustituyendo:
MA = 2.76 ton* (0.70+0.30/2)m = 2.34 ton – m
El empuje del agua (Fag) viene dado por:
Fag = Wagua * área del triángulo de presiones/2 ………………………………...(21)
Sustituyendo:
Fag = (1.0 ton/m3*(1/2 * 1.825 mts * 2.50 mts)) /2 = 1.14 ton
El momento de empuje que causa el agua (Magua) viene dado por:
Magua = Fag * Hm/3……………………………………………………………….... (22)
34
Sustituyendo:
Magua = 1.14 ton*2.50/3 mts = 0.95 ton-m
Chequeos: Estabilidad contra el volteo (Fv):
Fv = (MR + MA)/ Magua …………………………………………………...(23)
Sustituyendo:
Fv = (1.21 + 2.34) /0.95 = 3.73
Como 3.73 > 1.5, la estructura resiste el volteo.
Estabilidad contra el deslizamiento (Fd)
Fd = (0.9 tg (Ø) * WR)/ Fag ………………………………………………..(24)
Sustituyendo:
Fd = (0.9 Tg 30*4.68)/1.14 = 2.13
Como 2.13 > 1.5, la estructura no se desliza.
35
Presión en la base del suelo
La distancia “a” a partir del punto donde actúan las cargas verticales
viene dado por:
a = (MR + MA – Magua) / Wr………………………………………………. (25)
Sustituyendo:
a = (1.21 + 2.34 – 0.95) /4.68 = 0.56 m
Longitud en la base del muro “A” donde actúa la presión positiva (+)
A = 3* a> Bm
A = 3*0.56 = 1.68 m > 1.50 m.
Debido a que la distancia total de la presión positiva “A” es mayor que la
base del muro, no existen presiones negativas debajo del muro.
La excentricidad “e” es:
e = Bm / 2 – a ……………………………………………………………………….(26)
Sustituyendo:
e = 1.50 / 2 –0.56 = 0.19 m
El módulo de sección por metro lineal (Sx) es:
Sx = 1/6 * Bm2 *L……………………………………………………………………(27)
36
Sustituyendo:
Sx = 1/6 * (1.50)2 * 1.00 = 0.375 m3
Las presiones se expresan así:
q = Wtot / (Bm * L) +/- (Wtot * e) / Sx ……………………………………………...(28)
Sustituyendo:
q = 7.44/ (1.50*1.000) +/- ((7.44*0.19)/0.375
q = (4.96 ton/m2) +/- (3.76) ton/m2)
qmáx = 8.72 ton/m2 < Vs = 10 ton/m2 (OK)
qmín = 1.20 ton/m2 > 0 (OK)
Revisión de corte en el talón:
Fuerza última de resistencia a corte en una franja unitaria (Vcu):
Vcu = (0.85 * 0.53* (√f’c) * b * t) / 1000…………………………………..(29)
Sustituyendo:
Vcu = (0.85 * 0.53 * (√210) * 100 * 25)/1000 = 16.32 ton
El peso total Wtot que soporta el talón está constituido por el peso de la losa
inferior, su peso propio y el del agua.
Wtot = (w concreto * b * (t losa + talón)) + (Wagua * b * h agua)……………(30)
Sustituyendo:
Wtot = ((2400*1*(0.30+0.30)) + (1000*1.00*2.50) = 3940 kg = 3.94 ton
37
Corte actuante (Va):
Va = Wtot * base del talón………………………………………………………..(31)
Sustituyendo:
Va = 3.94 * 0.50 = 1.97 ton
Como Vcu >Va, el talón resiste el corte sin necesidad de refuerzo Diseño de losa inferior del tanque
Volumen del tanque hasta el nivel crítico del agua (tanque lleno)
Vol = (a-0.15) * (b-0.15) * h
Sustituyendo:
Vol = 3.50 * 4.00 * 2.50 = 30.63 m3
Peso del agua sobre la losa (PAGUA)
PAGUA = Vol * (Densidad del agua) ……………………………………….(32)
Sustituyendo:
PAGUA = 30.63 m3 * 1000 kg/m3 = 30630 kg = 30.63 ton
38
Peso del agua por metro cuadrado (WAGUA)
WAGUA = PAGUA / Área ………………………………………………………(33)
Sustituyendo:
Wa = 30.63 ton / (3.50m * 3.50m) = 1.70 ton/m2
Como la capacidad soporte del suelo es Vs = 10.00 ton/m2 y es mayor
que la presión producida por el peso del agua, no se requiere refuerzo. Los
detalles constructivos se muestran en el anexo 5.
2.3.3 Red de distribución
Para diseñar la red de distribución, se utilizó el método de redes
abiertas debido a que las casas se encuentran dispersas; se tomará en cuenta
que el análisis de redes abiertas el cual es similar al trabajo de conducción de
la sección 2.3.1, por lo que en esta sección solo se especificará el resumen de
la primera iteración, debido a que el procedimiento es el mismo; el resumen
completo del cálculo hidráulico lo encontramos en el anexo 3.
De A Dist.
(mts) Long. Tub. (mts)
Caudal Dist.
(lt/seg)
Coef. Hazen
W.
P. del Tubo (psi)
Diam. Diseño
(plg) Vel. m/s
[Hf] mts.
Cota de Terreno
Cota Piez.
Pres. Dinám.
Pres. Estát.
6 7 29.99 30 3.27 140 160 4 0.40 0.05 990.43 999.35 8.91 9.57
39
Teniendo en cuenta para el diseño las siguientes consideraciones:
a) El diseño se hará utilizando el caudal máximo horario (Qmh), con su
respectivo factor hora máximo, con el fin de asegurar su correcto
funcionamiento para e período de diseño.
b) Para el chequeo de redes, debe tomarse en cuenta lo siguiente:
1. El caudal que entra es igual al caudal que sale, en cada nudo.
2. La presión dinámica estará entre 10 y 40 mca. excepto en
puntos donde exista poco desnivel, se puede tener un mínimo
de 7 mca.
3. Caudal unitario de vivienda = Qmh / No. viviendas
4. Presión mínima en los nudos 10 mca
5. Caudal instantáneo = k √n-1; donde k = 0.15 y n = numero de
viviendas en cada tramo.
Habiendo considerado el número de viviendas a abastecer en cada
ramal, se calcula el caudal de consumo y el caudal instantáneo, utilizando el
mayor de los dos, y mediante el criterio de continuidad se determina el caudal
de distribución en cada punto.
Las cotas del terreno fueron tomadas del cálculo de la libreta topográfica.
Por las características propias del lugar, la distribución se hizo en base a
tres ramales; en el ramal 1 se utilizan 211 tubos de 4” de 160 PSI, 105 tubos
de 3" de 160 PSI, 193 tubos de 2 ½” de 160 PSI.
40
Para el ramal 2, únicamente 42 tubos de 1” de 160 PSI, y para el ramal 3
se utilizan 48 tubos de 2” y 59 tubos de 1” de 160 PSI. Además de un total de
600 tubos de ½” de 315 PSI, para las conexiones prediales.
2.3.4 Tratamiento
2.3.4.1 Tratamiento químico
Según reportan los exámenes de laboratorio del anexo 1, el agua se
encuentra en condiciones normales desde el punto de vista fisicoquímico. Esto
significa que el agua es apta para ser ingerida por seres humanos.
2.3.4.2 Tratamiento bacteriológico
El tratamiento bacteriológico se hará por medio de hipoclorador, el cual
es un aparato dosificador que puede ser de patente o de fácil construcción, el
cual consiste en un depósito para la solución de hipoclorito, la ubicación del
mismo, se hará en la Estación E-6, cota 990.33, y caminamiento 251.04, justo
antes de la entrada del tanque de distribución de 30 m3. El volumen de
hipoclorador es de 1 m3.
Por ser un nacimiento que provee agua clara, se estima una demanda
de cloro de 0.2 mg/l = 2 PPM.
El detalle de la instalación del dosificador se encuentra en el
anexo 5.
41
2.3.5 Obras de arte
2.3.5.1 Válvulas de limpieza
Son aquellas que se usan para extraer todos los sedimentos que se
pueden acumular en los puntos bajos de las tuberías; se deben colocar
únicamente y exclusivamente en la línea de conducción, ya que en la red de
distribución, los grifos realizan esta función.
Estas válvulas se componen básicamente por una te a la cual se conecta
lateralmente un niple (tubería menor de 6 m), además de una válvula de
compuerta que se puede abrir para que, por medio del agua, se expulsen de la
tubería los sólidos acumulados.
La ubicación de la válvula de limpieza es:
Tabla V Localización caja de válvula de limpieza
2.3.5.2 Pasos aéreos
Los pasos aéreos se utilizan para superar obstáculos naturales como
barrancos, ríos, quebradas, etc., y éstos están constituidos por dos torres de
concreto debidamente cimentadas que sostienen un cable de acero, el cual va
sujetado en dos pesos muertos que están enterrados uno a cada lado; esto es
con la finalidad que de este cable cuelgue la tubería, por medio de péndolas,
Cant. Ramal Localización 1 1 E-5 (Caminamiento 0 + 215.41)
42
debiendo usarse tubo HG entre las torres, y así lograr que se conduzca
adecuadamente el líquido. Por lo general, se utilizan los pasos de aéreos,
cuando las distancias son mayores de 6 m. Estos diseños se pueden ver en el
anexo 5.
La ubicación del paso aéreo es la siguiente:
Tabla VI Localización de paso aéreo
2.3.5.3 Conexiones domiciliares
Están compuestas, por una llave de chorro sin rosca para manguera, 3
metros de tubería de hierro galvanizado de ¾” de diámetro, los accesorios
necesarios para efectuar la toma del tubo principal de la línea de distribución,
utilizando para este caso particular una longitud promedio de 25 metros de
tubería PVC DE ½” de diámetro
Cant. Ramal Longitud Localización 1 1 30 m E-22 (Caminamiento 1 + 470.00)
43
2.4 Integración del presupuesto
El presupuesto del proyecto Introducción de Agua Potable de la Aldea
Cucharas, del Municipio de Morales, Departamento de Izabal, se integró de la
siguiente manera:
Cantidad de materiales, herramienta y equipo: en este listado, se
integraron las diferentes obras proyectadas, con los materiales de construcción,
tubería, accesorios y materiales de ferretería.
Además de un resumen del presupuesto desglosado por renglones: en
éste se estableció la mano de obra calificada y no calificada, asimismo un total
de materiales, y un porcentaje para imprevistos.
La suma de estos renglones para cada una de las obras proyectadas,
más el total de herramientas de una forma global, integran los costos directos.
Seguidamente, se delimitaron los costos indirectos, los cuales a su vez
contemplan un porcentaje por la dirección técnica profesional, así como
también gastos de administración (impuestos, prestaciones, viáticos etc.).
Asimismo se contempló también un porcentaje de utilidad, de esta forma
la suma de los costos directos más los costos indirectos, integran el costo total
del proyecto.
De una forma más detallada se presenta en el anexo 4 el resumen del
costo total del proyecto.
44
2.5 Análisis de vulnerabilidad
2.5.1.1 Análisis de riesgo
En la construcción, como en el futuro funcionamiento, un proyecto no se
encuentra exento de sufrir algún tipo de daño, vulnerabilidad o riesgo, ya sea
por algún de tipo fenómeno natural, o simplemente por no prever un plan de
contingencia.
El departamento de Izabal, por ser parte de la vertiente del Atlántico, y
por consiguiente una zona de mucha precipitación pluvial, hace necesario que
personas de esta comunidad estén en constante monitoreo por cualquier
eventualidad. Para poder brindar mantenimiento a un sistema de agua
potable, es necesario contar, con recursos financieros, los cuales deben ser
administrados por un ente autorizado.
El mantenimiento de un sistema de abastecimiento de agua potable se
lleva a cabo, con la finalidad de prever daños en la red. Este consiste en un
conjunto de inspecciones debidamente planificadas las cuales deben
ejecutarse constantemente para prevenir daños en el sistema, mientras que el
mantenimiento correctivo consiste en la pronta reparación de cualquier
desperfecto originado en la red; y para poder hacerlo eficiente, es necesario
contar y disponer en cualquier momento de personal especializado.
De esta manera, es necesario que la comunidad pueda tener acceso a
un servicio de fontanería, para poder brindar mantenimiento preventivo y
correctivo al sistema de agua potable.
45
2.6 Tipos de amenazas
Las amenazas naturales que frecuente se pueden presentar en
Guatemala son: sismos, huracanes, inundaciones, deslizamientos, erupciones
volcánicas y sequías.
2.6.1 Sismos Izabal, es considerado desde el punto de vista sísmico, un departamento
con actividad sísmica frecuente, esto debido a la falla del Motagua, sin
embargo, su poder destructivo dependerá, en gran parte de las siguientes
características:
a) Intensidad, medida en la escala de Mercalli
b) Probabilidad de ocurrencia
c) Antecedentes sísmicos de la región
d) Calidad y tipos de suelo
Los daños que pueden causarse en los sistemas de abastecimiento de
agua son:
a) Destrucción total o parcial de las estructuras y obras de arte.
b) Daños severos a las tuberías y sus uniones.
c) Pérdida de agua potable y alteración de la calidad.
2.6.2 Huracanes Se caracterizan por la velocidad sostenida de los vientos.
Específicamente, Izabal forma parte de la vertiente del Atlántico, y en
46
consecuencia la cantidad de huracanes que afecta el área del proyecto en
época de invierno es un índice no muy alto.
2.6.3 Inundaciones Las inundaciones son fenómenos naturales que pueden deberse a
proceso como las lluvias, huracanes o combinación de los mismos.
Por la topografía que presenta el lugar, no se tiene peligro de
inundaciones.
Entre los daños que pueden ocasionar las inundaciones a los sistemas
de abastecimiento de agua destacan:
a) Destrucción total o parcial de captaciones localizadas en quebradas.
b) Daños en tubería expuesta en pasos de ríos o quebradas.
c) Contaminación del agua en las cuencas.
2.6.4 Deslizamiento Se pueden presentar como consecuencia de un sismo, lluvias intensas,
o por la acción misma del hombre. Debido a que la topografía del lugar no
presenta muchas variaciones de alturas, el proyecto es susceptible a
deslizamientos en un rango menor.
Existen medidas para reducir la vulnerabilidad ante deslizamientos, entre
las cuales se pueden mencionar:
a) Reforestación de lugares puntuales o específicos
47
b) Construcción de muros de contención
c) Estabilización de taludes
2.6.5 Erupciones volcánicas Las erupciones volcánicas se caracterizan por generar desastres en
cadena tales como deslizamientos, avalanchas de barro, piedras debido al
calentamiento, vibraciones, emanación de ceniza, polvo gases.
En este caso en particular no se presenta riesgo de erupciones
volcánicas, debido a que en el departamento de Izabal no existen volcanes, y
en consecuencia, la probabilidad que ocurra un evento de estos es cero.
2.6.6 Sequías Se define como la reducción del agua o humedad disponible, lo que
conlleva a la reducción del caudal normal de las fuentes.
Para poder prevenir y mitigar un evento de esta naturaleza, se debe
forestar los lugares adyacentes a los manantiales, evaluar la calidad y el caudal
de las aguas subterráneas, o en su defecto racionar el consumo de agua de la
población.
2.6.7 Vulnerabilidad del proyecto La vulnerabilidad del proyecto Introducción de Agua Potable de la Aldea
Cucharas del municipio de Morales, departamento de Izabal se determinó
mediante la asignación de un factor porcentual asignado a los distintos tipos de
48
amenazas que con mayor frecuencia de ocurrencia afectan los diferentes
sistemas de abastecimiento de agua potable.
En la siguiente tabla observamos los diferentes porcentajes de
ocurrencia asignados para cada amenaza.
Tabla VII Vulnerabilidad del proyecto
Tipos de amenazas Porcentaje de ocurrencia
Sismos 20%
Huracanes 10%
Inundaciones 10%
Deslizamientos 05%
Erupciones volcánicas 00%
Sequía 10%
Seguidamente, se suman los seis tipos de amenazas, y se divide en el
total de porcentaje de ocurrencia, dando como resultado un 9.17% de
vulnerabilidad.
49
CONCLUSIONES
1. La ejecución del proyecto Introducción de Agua Potable de la Aldea
Cucharas, del Municipio de Morales, departamento de Izabal, beneficiará
a 120 familias con agua potable de mejor calidad y cantidad suficiente,
como para elevar la calidad de vida de los habitantes de esta aldea,
durante los próximos 21 años.
2. De acuerdo con los resultados de los análisis efectuados a las muestras
de agua en el laboratorio del Centro de Investigaciones de la Facultad de
Ingeniería, es conveniente asegurar la potabilidad del agua aplicándole
un tratamiento de desinfección a base de hipoclorito de calcio
3. El diseño hidráulico se realizó a manera de equilibrar la presión
disponible y la velocidad en algunos puntos, tratando de acercarse en lo
posible a los parámetros mínimos establecidos, esto debido a que la
topografía del terreno no lo permite y la presión estática máxima no
sobrepasa los 40 metros.
4. Con el fin de facilitar el diseño, el proyecto se dividió en tres ramales: el
primer ramal abastece a 100 viviendas, asimismo el segundo ramal
abastece a 5 viviendas, y el tercer ramal abastece a 15 viviendas, todo
esto con la finalidad de llevar agua a los habitantes de dicha aldea.
5. El mantenimiento que se le proporcione al proyecto incide en la duración
y buen funcionamiento para el período que fue diseñado.
50
RECOMENDACIONES
1. Se debe asegurar la calidad bacteriológica del agua, sometiéndola a
tratamiento de desinfección, preferiblemente a base de cloro.
2. Realizar una campaña de concientización entre los posibles usuarios,
con el objetivo de que los mismos acepten el cloro como un medio para
la desinfección del agua.
3. Hacer conciencia a los usuarios del sistema para que utilicen
exclusivamente el agua para uso personal y no para otros usos.
4. Es conveniente implementar un programa para las personas, y hacerles
ver la importancia de evitar la tala de árboles y la destrucción de
cualquier otro tipo de vegetación en las áreas cercanas a los
nacimientos de agua en general, así como un código de sanciones a los
que infrinjan la ley.
5. Motivar a las comunidades en general, para que gestionen y participen
en proyectos de beneficio común, y que dichas comunidades soliciten el
apoyo técnico profesional de las oficinas de planificación municipal para
que se les pueda facilitar el proceso.
51
BIBLIOGRAFÍA
1. León Medrano, David Israel. Planificación y diseño del sistema de
abastecimiento de agua potable para la aldea Yichwitz Chonó, San Pedro Soloma, Huehuetenango. Tesis Ing. Civ. Guatemala, Universidad de San Carlos de Guatemala, Facultad de Ingeniería, 2000.
2. Mérida Aguirre, Carlos Vinicio. Evaluación de Abastecimiento de Agua y
Estudio de Demandas de Agua en el caserío Santa Rosa las flores, Morales, Izabal. Tesis Ing. Civ. Guatemala, Universidad de San Carlos de Guatemala, Facultad de Ingeniería, 1983.
3. Morales Solís, Mario Neptalí. Introducción de Agua Potable a los Caseríos,
El Incienso, El Palmar, y la Quesera, de la Aldea Peñas, Municipio de Esquipulas, Departamento de Chiquimula. Tesis Ing. Civ. Guatemala, Universidad de San Carlos de Guatemala, Facultad de Ingeniería, 2004.
4. Nilson, Arthur H. y George Winter. Diseño de estructuras de concreto.
12ª ed. México: Editorial McGraw-Hill, 1999. 5. UNEPAR, Cartilla para la operación y mantenimiento de acueductos
rurales, Guatemala: Unidad Ejecutora del Programa de Acueductos Rurales, 1980.
6. UNEPAR, Normas de diseño de abastecimiento de agua potable en zonas
rurales. Guatemala, 1991.
52
ANEXO 1
RESULTADO DE ANÁLISIS DE LABORATORIO
53
Tabla VIII Análisis fisicoquímico sanitario del agua
54
Continúa
55
Tabla IX Análisis bacteriológico del agua
56
Continúa
57
ANEXO 2
LIBRETA TOPÓGRAFICA
Tabla X Libreta topográfica LIBRETA TOPOGRÁFICA: ALDEA CUCHARAS (Linea Principal)
Coordenadas totales Est. P.O Azimut Azenit H.S H.M H.I A.I Dis. H Camin. Cota X Y
1 0 0.00 1000.00 0 0 1 1.1 188.1400 108.2400 1.008 1.000 0.992 1.350 1.4406 1.44 999.87 -0.2063 -1.4257 1 1.2 232.0400 95.4600 1.026 1.000 0.974 1.350 5.1475 5.15 999.83 -4.0600 -3.1644 1 1.3 282.4500 92.2000 1.072 1.000 0.928 1.350 14.3761 14.38 999.76 -14.0216 3.1728 1 1.4 324.1700 91.4300 1.065 1.000 0.935 1.350 12.9883 12.99 999.96 -7.5823 10.5454 1 2 158.3200 93.4300 1.380 1.000 0.620 1.350 75.6807 75.68 995.39 20.1138 -59.8853 2 3 175.1545 90.5000 1.204 1.000 0.796 1.550 40.7914 116.47 995.35 23.4863 -100.5370 3 4 57.5600 89.3400 1.275 1.000 0.725 1.460 54.9969 171.47 996.23 70.0924 -71.3389 4 5 149.5000 92.1000 1.220 1.000 0.780 1.490 43.9371 215.41 995.05 92.1715 -109.3255 5 6 143.0445 98.2000 1.182 1.000 0.818 1.490 35.6354 251.04 990.33 113.5806 -137.8129 6 7 131.3400 90.4300 1.150 1.000 0.850 1.480 29.9953 281.04 990.43 136.0226 -157.7145 7 8 138.3100 91.2500 1.635 1.000 0.365 1.500 126.9224 407.96 987.79 220.0962 -252.7982 8 9 139.4800 89.1430 1.256 1.000 0.744 1.310 51.1910 459.15 988.78 253.1378 -291.8977 9 10 157.0100 93.1840 1.475 1.000 0.525 1.520 94.6839 553.83 983.83 290.1084 -379.0655 10 11 173.2300 91.0900 1.280 1.000 0.720 1.470 55.9774 609.81 983.18 296.5585 -434.6701 11 12 167.3700 93.4500 1.160 1.000 0.840 1.410 31.8631 641.67 981.50 303.3916 -465.7919 12 13 179.5445 93.4230 1.580 1.000 0.420 1.430 115.5156 757.19 974.45 303.5781 -581.3073 13 14 170.1000 90.4000 1.545 1.000 0.455 1.430 108.9852 866.17 969.98 322.1909 -688.6915 14 15 169.3300 90.3840 1.460 1.000 0.540 1.450 91.9885 958.16 969.40 338.8755 -779.1542 15 16 159.4700 90.5730 1.183 1.000 0.817 1.450 36.5898 994.75 969.24 351.5199 -813.4898 16 17 165.3100 91.0430 1.395 1.000 0.605 1.460 78.9724 1073.73 968.23 371.2708 -889.9525 17 18 202.2700 90.4800 1.362 1.000 0.638 1.420 72.3859 1146.11 967.63 343.6283 -956.8525 18 19 178.1340 91.4200 1.260 1.000 0.740 1.450 51.9542 1198.07 969.23 345.2390 -1008.7817 19 20 161.2030 90.1730 1.217 1.000 0.783 1.390 43.3989 1241.46 969.40 359.1258 -1049.8989 20 21 172.3420 90.4730 1.535 1.000 0.465 1.470 106.9797 1348.44 968.40 372.9598 -1155.9804 21 22 182.2800 88.2630 1.550 1.000 0.450 1.500 109.9183 1458.36 969.00 368.2292 -1265.7969 22 23 249.0300 89.5400 1.958 1.399 0.840 1.480 111.7997 1570.16 969.28 263.8203 -1305.7712 23 24 249.0300 90.0628 0.832 0.676 0.520 1.490 31.1999 1601.36 970.03 234.6829 -1316.9268 24 25 248.4600 90.1525 1.368 1.084 0.800 1.480 56.7989 1658.16 970.18 181.7399 -1337.4975 25 26 248.3920 90.2300 1.266 0.993 0.720 1.480 54.5976 1712.76 970.30 130.8880 -1357.3715 26 27 249.2722 91.1553 1.623 1.262 0.900 1.510 72.2651 1785.02 968.96 63.2198 -1382.7341 27 28 253.4922 90.2508 1.290 0.705 0.120 1.520 116.9938 1902.02 968.92 -49.1402 -1415.3344 28 28r4 319.2030 85.2919 1.402 1.051 0.700 1.520 69.7653 1971.78 973.90 -94.5986 -1362.4125
28r4 34 258.4500 87.5002 3.970 3.415 2.860 1.480 110.8414 2082.62 975.10 -203.3102 -1384.0366 34 35 265.2015 92.2361 2.550 2.045 1.540 1.490 100.8238 2183.45 970.33 -303.8001 -1392.2351 35 36 267.1925 91.5010 1.330 1.235 1.140 1.350 18.9805 2202.43 969.84 -322.7599 -1393.1223 36 37 246.4940 91.1015 0.540 0.390 0.240 1.400 29.9875 2232.42 970.24 -350.3273 -1404.9244 37 38 267.0605 92.2410 0.940 0.790 0.640 1.375 29.9473 2262.36 969.56 -380.2363 -1406.4391 38 40 288.2145 91.3050 1.280 0.915 0.550 1.260 72.9494 2335.31 967.99 -449.4733 -1383.4641 40 41 262.5610 91.4030 3.370 2.880 2.390 1.230 97.9166 2433.23 963.48 -546.6465 -1395.5073 41 42 243.0920 91.1040 1.140 0.970 0.800 1.330 33.9857 2467.22 963.14 -576.9692 -1410.8555 42 43 223.2310 89.1050 0.620 0.425 0.230 1.330 38.9919 2506.21 964.61 -603.7526 -1439.1930 43 44 268.2940 88.4715 3.020 2.235 1.450 1.350 156.9295 2663.14 967.05 -760.6276 -1443.3283 44 45 266.5810 90.2040 1.930 1.135 0.340 1.740 158.9944 2822.13 966.71 -919.3995 -1451.7372 45 46 256.5840 90.1015 1.660 1.250 0.840 1.280 81.9993 2904.13 966.50 -999.2886 -1470.2202 46 47 254.3650 89.4315 3.210 2.185 1.160 1.280 204.9951 3109.13 966.60 -1196.9313 -1524.6292 47 48 255.1700 90.1835 1.140 0.590 0.040 1.160 109.9969 3219.12 966.58 -1303.3196 -1552.5727 48 49 259.0420 90.3000 2.200 1.790 1.380 1.330 81.9938 3301.12 965.41 -1383.8259 -1568.1195 49 51 260.5840 89.1035 3.100 2.095 1.090 1.330 200.9581 3502.07 964.69 -1582.2952 -1599.6486 51 53 262.2150 89.5014 3.370 2.650 1.930 1.330 143.9988 3646.07 964.28 -1725.0152 -1618.7972 53 54 262.2200 89.4425 2.450 1.420 0.390 1.300 205.9957 3852.07 964.90 -1929.1854 -1646.1602
59
ANEXO 3
RESUMEN CÁLCULO HIDRÁULICO
61
Continúa
63
ANEXO 4
PRESUPUESTO
64
Tabla XII Presupuesto del proyecto
PRESUPUESTO DEL PROYECTO DE INTRODUCCIÓN DE AGUA POTABLE DE LA ALDEA CUCHARAS,DEL MUNICIPIO DE MORALES, DEPARTAMENTO DE IZABAL INSTALACIÓN DE TUBERÍA EN LA CONDUCCIÓN Descripción del artículo Unidad Cantidad Precio Unitario Costo Tubería 3" PVC 160 PSI Tubo 42.00 Q 189.66 Q 7,965.72 Valvula de compuerta de bronce 3" Unidad 1.00 Q 1,181.78 Q 1,181.78 Codos PVC 3" 315 PSI Unidad 3.00 Q 75.04 Q 225.12 Pegamento PVC Galon 0.50 Q 400.00 Q 200.00 Mano de obra albañil Dia hombre 5.00 Q 75.00 Q 375.00 Costo material y mano de obra calificada Q 9,947.62 CAJA DE VÁLVULA DE LIMPIEZA Descripción del artículo Unidad Cantidad Precio Unitario Costo Cemento Sacos 0.50 Q 38.00 Q 19.00 Arena de rio m3 0.20 Q 125.00 Q 25.00 Piedrín m3 0.10 Q 150.00 Q 15.00 Piedra bola m3 0.10 Q 125.00 Q 12.50 Tabla de 1" x 12" x 9' PT 20.00 Q 15.00 Q 300.00 Clavo de 3" para madera Lbs 0.20 Q 5.00 Q 1.00 Alambre de amarre Lbs 0.20 Q 5.00 Q 1.00 Varilla de hierro 3/8" Var. 1.00 Q 22.50 Q 22.50 Válvula de compuerta para limpieza de 2" U 1.00 Q 397.00 Q 397.00 Tubería PVC 2" de drenaje de 160 PSI U 0.50 Q 87.00 Q 43.50 Tee reductora U 1.00 Q 35.00 Q 35.00 Adaptador macho U 2.00 Q 25.95 Q 51.90 Candado de 60 mm U 1.00 Q 50.00 Q 50.00 Mano de obra albañil Dia hombre 1.00 Q 75.00 Q 75.00 Costo material y mano de obra calificada Q 1,048.40 PASO AÉREO (30 metros) Descripción del artículo Unidad Cantidad Precio Unitario Costo Cemento Sacos 30.00 Q 38.00 Q 1,140.00 Arena de rio m3 2.50 Q 125.00 Q 312.50 Piedrín m3 2.50 Q 150.00 Q 375.00 Piedra bola m3 2.50 Q 125.00 Q 312.50 Tabla de 1" x 12" x 9' PT 90.00 Q 15.00 Q 1,350.00 Parales de 3" x 3" x 9' PT 70.00 Q 15.00 Q 1,050.00 Clavo de 3" para madera Lbs 8.00 Q 5.00 Q 40.00 Alambre de amarre Lbs 25.00 Q 5.00 Q 125.00 Varilla de hierro 1/2 Var. 6.00 Q 36.50 Q 219.00 Varilla de hierro 3/8 Var. 14.00 Q 22.50 Q 315.00 Varilla de hierro 1/4 Var. 6.00 Q 9.75 Q 58.50 Tubería de HG 4" tipo liviano U 6.00 Q 531.86 Q 3,191.16 Unión universal de HG, según diámetro del paso U 1.00 Q 150.00 Q 150.00 Adap. hem.pvc c/rosca según diámetro del paso U 2.00 Q 24.00 Q 48.00 Niple HG de 3"de 0.38 mt U 2.00 Q 40.00 Q 80.00 Cable galvanizado para tirante de 3/8" mt 50.00 Q 16.38 Q 819.00 Cable galvanizado de suspensión de 1/4" mt 34.00 Q 11.40 Q 387.60 Mordaza de 3/8" U 15.00 Q 10.00 Q 150.00 Mordaza de 1/4" U 6.00 Q 8.00 Q 48.00 Mano de obra albañil Dia hombre 15.00 Q 75.00 Q 1,125.00 Costo material y mano de obra calificada Q 11,296.26
65
Continúa TANQUE DE DISTRIBUCIÓN 30 m³ Descripción del artículo Unidad Cantidad Precio Unitario Costo Cemento Saco 300.00 Q 38.00 Q 11,400.00 Arena de río m³ 15.00 Q 125.00 Q 1,875.00 Piedrín de ¾" a ½" m³ 6.00 Q 150.00 Q 900.00 Piedra bola m³ 65.00 Q 125.00 Q 8,125.00 Hierro de ½" 2811 kg./cm² Varrilla 1.00 Q 25.00 Q 25.00 Hierro de 3/8" 2811 kg./cm² Varrilla 68.00 Q 22.50 Q 1,530.00 Hierro liso de ¼" Varrilla 8.00 Q 6.00 Q 48.00 Alambre de amarre Libra 31.00 Q 5.00 Q 155.00 Clavo de 3" Libra 16.00 Q 5.00 Q 80.00 Clavo de 4" Libra 5.00 Q 5.00 Q 25.00 Tabla de 1" x 12" Pie tabla 450.00 Q 15.00 Q 6,750.00 Parales de 3" x 3" x 9' Pie tabla 150.00 Q 15.00 Q 2,250.00 Adap. macho pvc 3" Unidad 2.00 Q 37.11 Q 74.22 Adap. macho pvc de 4 " Unidad 2.00 Q 52.76 Q 105.52 Adap. macho pvc de 1" Unidad 2.00 Q 4.94 Q 9.88 Candado de 1 ½" Unidad 1.00 Q 50.00 Q 50.00 Codos pvc de 3" x 90º Unidad 2.00 Q 75.68 Q 151.36 Codos pvc de 1" x 90º Unidad 2.00 Q 8.00 Q 16.00 Pintura anticorrosiva Galón 1.00 Q 80.00 Q 80.00 Tubo pvc de 2" 160 psi Unidad 3.00 Q 87.42 Q 262.26 Válv. de comp. de br. de 3" Unidad 1.00 Q 1,181.78 Q 1,181.78 Válv. de comp. de br. de 4" Unidad 1.00 Q 2,909.62 Q 2,909.62 Válv. de comp. de br. de 1" Unidad 1.00 Q 146.00 Q 146.00 Mano de obra albañil Dia hombre 45.00 Q 75.00 Q 3,375.00 Costo material y mano de obra calificada Q 41,524.64 INSTALACIÓN DE TUBERÍA EN LA DISTRIBUCIÓN Descripción del artículo Unidad Cantidad Precio Unitario Costo Tubería 4" PVC 160 PSI Tubo 46.00 Q 313.55 Q 14,423.30 Tubería 3" PVC 160 PSI Tubo 202.00 Q 189.66 Q 38,311.32 Tubería 2 1/2" PVC 160 PSI Tubo 74.00 Q 128.13 Q 9,481.62 Tubería 2" PVC 160 PSI Tubo 18.00 Q 87.42 Q 1,573.56 Tubería 1" PVC 160 PSI Tubo 11.00 Q 31.72 Q 348.92 Tubería 1/2" PVC 160 PSI Tubo 600.00 Q 19.70 Q 11,820.00 Reducidor de PVC de 4" a 3" de 315 PSI Unidad 1.00 Q 79.94 Q 79.94 Reducidor de PVC de 3" a 2 1/2" de 315 PSI Unidad 1.00 Q 50.24 Q 50.24 Reducidor de PVC de 2 1/2" a 2" de 315 PSI Unidad 1.00 Q 31.87 Q 31.87 Reducidor de PVC de 2" a 1" de 315 PSI Unidad 4.00 Q 10.63 Q 42.52 Reducidor de PVC de 1" a 1/2" de 315 PSI Unidad 1.00 Q 3.65 Q 3.65 Reducidor de PVC de 3/4" a 1/2" de 315 PSI Unidad 5.00 Q 2.23 Q 11.15 Te de PVC de 2 " Unidad 1.00 Q 12.18 Q 12.18 Pegamento PVC Galon 2.00 Q 350.00 Q 700.00 Mano de obra albañil Dia hombre 50.00 Q 75.00 Q 3,750.00 Costo material y mano de obra calificada Q 80,640.27
66
Continúa 1 HIPOCLORADOR Descripción del artículo Unidad Cantidad Precio Unitario Costo Cemento Saco 10.00 Q 38.00 Q 380.00 Arena de río m³ 0.80 Q 125.00 Q 100.00 Piedrín m³ 0.40 Q 150.00 Q 60.00 Piedra bola m³ 0.20 Q 125.00 Q 25.00 Hierro 3/8" 2811 kg/cm² Varilla 8.00 Q 22.50 Q 180.00 Alambre de amarre Libra 4.00 Q 5.00 Q 20.00 Clavo de 3" Libra 1.00 Q 5.00 Q 5.00 Tabla 1" x 12" Pie tabla 60.00 Q 15.00 Q 900.00 Parales de 3" x 3" x 9' Pie tabla 40.00 Q 15.00 Q 600.00 Regla 1" x 4" Pie tabla 12.00 Q 15.00 Q 180.00 Candado de 1 ½" Unidad 1.00 Q 50.00 Q 50.00 Tapon hembra de ½" Unidad 1.00 Q 2.25 Q 2.25 Tee red. pvc de 1" x ½" Unidad 1.00 Q 22.90 Q 22.90 Tubo pvc de ½" 315 psi Unidad 2.00 Q 19.95 Q 39.90 Válv. comp. de br. de ½" Unidad 1.00 Q 34.00 Q 34.00 Válv. comp. plástica de 1" Unidad 1.00 Q 185.00 Q 185.00 Válv. comp. plástica de ½" Unidad 1.00 Q 95.00 Q 95.00 Comparímetro de probeta Unidad 1.00 Q 400.00 Q 400.00 Hpto. de calcio al 65% (100 lbs.) Tambo 1.00 Q 1,010.00 Q 1,010.00 Manguera plástica flexible de ¼" Metro 2.00 Q 8.70 Q 17.40 Recipiente plástico Unidad 1.00 Q 15.00 Q 15.00 Mano de obra Albañil Dia hombre 5.00 Q 75.00 Q 375.00 Costo material y mano de obra calificada Q 4,696.45 120 CONEXIONES PREDIALES Descripción del artículo Unidad Cantidad Precio Unitario Costo Cemento Saco 40.00 Q 38.00 Q 1,520.00 Arena de rio m³ 3.00 Q 125.00 Q 375.00 Piedrin m³ 2.00 Q 150.00 Q 300.00 Tabla 1" x 12" Pie tabla 100.00 Q 15.00 Q 1,500.00 Alambre de amarre Libra 50.00 Q 4.00 Q 200.00 Clavo de 3" Libra 15.00 Q 4.00 Q 60.00 Adaptador de ½" Unidad 240.00 Q 2.50 Q 600.00 Codo HG de ½" x 90° Unidad 120.00 Q 3.50 Q 420.00 Codo pvc con rosca de ½" Unidad 120.00 Q 2.84 Q 340.80 Copla HG de ½" Unidad 120.00 Q 2.50 Q 300.00 Llave de chorro de ½" Unidad 120.00 Q 20.00 Q 2,400.00 Llave de paso de ½" Unidad 120.00 Q 20.00 Q 2,400.00 Reducidor PVC diametro varible Unidad 120.00 Q 79.94 Q 9,592.80 Tee diametro variable Unidad 120.00 Q 82.68 Q 9,921.60 Tubo HG T.L. de ½" Unidad 30.00 Q 65.00 Q 1,950.00 Costo material y mano de obra calificada Q 31,880.20
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Continúa
RESUMEN DEL COSTO TOTAL DEL PROYECTO
Descripción Unidad Cantidad Precio Unitario Costo Línea de conducción Unidad 1.00 Q 9,947.62 Caja con válvulas de limpieza Unidad 1.00 Q 1,048.40 Q 1,048.40 Paso aéreo de 30 mts Unidad 1.00 Q 11,296.26 Q 11,296.26 Tanque de distribución de 30 m3 Unidad 1.00 Q 41,524.64 Q 41,524.64 Línea de distribución Unidad 1.00 Q 80,640.27 Hipoclorador Unidad 1.00 Q 4,696.45 Q 4,696.45 Conexiónes prediales Unidad 120.00 Q 31,880.20 Costo material y mano de obra calificada Q 181,033.84 Herramientas Global 1.00 Q 3,500.00 Q 3,500.00 Mano de obra no calificada (ALDEA) Global 1.00 Q 28,800.00 Q 28,800.00 Imprevistos (5.00 % del cost. de mat. y M.O. Cal.) Q 9,051.69 Costo Directo Q 222,385.53 Dirección profesional Global 1.00 Q 33,357.82 Q 33,357.82 Administración (impuestos, prestaciones, viáticos, etc) Global 1.00 Q 35,581.72 Q 35,581.72 Utilidades Global 1.00 Q 46,700.96 Q 46,700.96 Costo Indirecto Q 115,640.50
COSTO TOTAL DEL PROYECTO Q 338,026.03
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ANEXO 5
PLANOS
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