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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS
FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
Rediseño del sistema de agua potable del Barrio Cashapamba desde
el tanque de reserva Cashapamba hasta el tanque de reserva Dolores
Vega, ubicado en la parroquia Sangolquí, cantón Rumiñahui,
provincia de Pichincha.
Trabajo de Titulación modalidad Estudio Técnico previo a la
obtención del título de Ingeniero Civil
Montalvo Rojalema Carlos Andrés
Morillo Morales William Fernando
TUTOR: Ing. Juan Carlos Ávila Armijos, MSc.
Quito, 2018
ii
DERECHOS DE AUTOR
Nosotros, Montalvo Rojalema Carlos Andrés y Morillo Morales William Fernando en
calidad de autores y titulares de los derechos morales y patrimoniales del trabajo de titulación
Rediseño del sistema de agua potable del Barrio Cashapamba desde el tanque de reserva
Cashapamba hasta el tanque de reserva dolores vega, ubicado en la parroquia Sangolquí,
cantón Rumiñahui, provincia de Pichincha, modalidad Estudio Técnico, de conformidad con
el Art. 114 del CÓDIGO ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA SOCIAL DE LOS
CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E INNOVACIÓN, concedemos a favor de la
Universidad Central del Ecuador una licencia gratuita, intransferible y no exclusiva para el
uso no comercial de la obra, con fines estrictamente académicos. Conservamos a nuestro
favor todos los derechos de autor sobre la obra, establecidos en la normativa citada.
Así mismo, autorizamos a la Universidad Central del Ecuador para que realice la
digitalización y publicación de este trabajo de titulación en el repositorio virtual, de
conformidad a lo dispuesto en el Art. 144 de la Ley Orgánica de Educación Superior.
Los autores declaran que la obra objeto de la presente autorización es original en su forma
de expresión y no infringe el derecho de autor de terceros, asumiendo la responsabilidad por
cualquier reclamación que pudiera presentarse por esta causa y liberando a la Universidad de
toda responsabilidad.
________________________ ________________________
Montalvo Rojalema Carlos Andrés Morillo Morales William Fernando
C.I.: 172183668-0 C.I.: 172302530-8
mail: [email protected] mail: [email protected]
iii
APROBACIÓN DEL TUTOR
En mi calidad de Tutor del Trabajo de Titulación, presentado por MONTALVO
ROJALEMA CARLOS ANDRÉS, para optar por el Grado de Ingeniero Civil; cuyo título es:
“REDISEÑO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE DEL BARRIO CASHAPAMBA
DESDE EL TANQUE DE RESERVA CASHAPAMBA HASTA EL TANQUE DE
RESERVA DOLORES VEGA, UBICADO EN LA PARROQUIA SANGOLQUÍ,
CANTÓN RUMIÑAHUI, PROVINCIA DE PICHINCHA”, considero que dicho trabajo
reúne los requisitos y méritos suficientes para ser sometido a la presentación pública y
evaluación por parte del tribunal examinador que se designe.
En la ciudad de Quito, a los 28 días del mes de abril del año 2017.
Atentamente:
_______________________________________
Ing. JUAN CARLOS ÁVILA ARMIJOS, Msc
DOCENTE - TUTOR
C.I.: 1710326495
mail: [email protected]
iv
APROBACIÓN DEL TUTOR
En mi calidad de Tutor del Trabajo de Titulación, presentado por MORILLO MORALES
WILLIAM FERNANDO, para optar por el Grado de Ingeniero Civil; cuyo título es:
“REDISEÑO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE DEL BARRIO CASHAPAMBA
DESDE EL TANQUE DE RESERVA CASHAPAMBA HASTA EL TANQUE DE
RESERVA DOLORES VEGA, UBICADO EN LA PARROQUIA SANGOLQUÍ,
CANTÓN RUMIÑAHUI, PROVINCIA DE PICHINCHA”, considero que dicho trabajo
reúne los requisitos y méritos suficientes para ser sometido a la presentación pública y
evaluación por parte del tribunal examinador que se designe.
En la ciudad de Quito, a los 28 días del mes de abril del año 2017.
Atentamente:
_______________________________________
Ing. JUAN CARLOS ÁVILA ARMIJOS, Msc
DOCENTE - TUTOR
C.I.: 1710326495
mail: [email protected]
v
DEDICATORIA
A Dios, por darme la fuerza y entereza para seguir adelante ante cada
obstáculo y brindarme la oportunidad de cumplir una de las tantas metas
propuestas.
A mis Padre, Rosa y Carlos por haberme guiado, por su amor
incondicional e infinita paciencia durante estos años de estudio,
simplemente los mejores.
A mis hermanos, por brindarme su apoyo y ánimo cuando más lo necesité,
gracias por no perder la confianza en mí.
A mi amada hija Perlita, que ha sido el motor de mis sueños y desvelos,
pero sobre todo de mi fortaleza.
Carlos...
vi
DEDICATORIA
A Dios por darme la sabiduría y fortaleza para saber tomar las mejores
decisiones en mi caminar y diario vivir.
A mis padres Giovanny y Martha, quienes a lo largo de mi vida han velado
por mi bienestar y educación siendo un apoyo en cada momento,
brindándome su confianza en cada reto que se me presenta, es por ellos
este gran logro, los amo con mi alma.
A mis hermanos Andrea y Daniel, por motivarme a alcanzar este sueño
por su apoyo durante esas largas noches de estudio y ante cada tropiezo.
A mi abuelo, que desde el cielo sé que me sigue guiando y brindando sus
enseñanzas, por ser un hombre que siempre confió en mí.
A mis grandes amigos, por su amistad incondicional, estando ahí en los
momentos difíciles.
Fernando…
vii
AGRADECIMIENTO
A la Universidad Central del Ecuador, Facultad de Ingeniería, Ciencias
Físicas y Matemática, en especial a la Carrera de Ingeniería Civil, por
habernos enseñado y guiado con empeño en nuestro desarrollo
profesional, a nuestros queridos profesores por compartir sus
conocimientos.
Al Gobierno Autónomo Descentralizado Municipal de Rumiñahui
GADMUR, y al personal del Departamento de Agua Potable
Alcantarillado y Comercialización DAPAC-R de manera especial al Ing.
Nelson Pedraza por sus consejos técnicos impartidos por haber facilitado
los medios suficientes para llevar a cabo todas las actividades propuestas
aquí mencionada más que guía, una gran persona
Y finalmente a todas aquellas personas, amigos y compañeros que
colaboraron en el desarrollo del presente trabajo de graduación.
Carlos y Fernando...
viii
ÍNDICE DE CONTENIDO
DERECHOS DE AUTOR ....................................................................................................... ii
APROBACIÓN DEL TUTOR .............................................................................................. iii
APROBACIÓN DEL TUTOR ............................................................................................... iv
DEDICATORIA ....................................................................................................................... v
DEDICATORIA ...................................................................................................................... vi
AGRADECIMIENTO ........................................................................................................... vii
ÍNDICE DE CONTENIDO ................................................................................................. viii
LISTA DE TABLAS ............................................................................................................. xiv
LISTA DE FIGURAS ........................................................................................................ xviii
LISTA DE ECUACIONES ................................................................................................. xxii
LISTA DE ANEXOS .......................................................................................................... xxiv
RESUMEN........................................................................................................................... xxvi
ABSTRACT ........................................................................................................................ xxvii
CAPÍTULO I ............................................................................................................................ 1
GENERALIDADES ................................................................................................................. 1
1.1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................. 1
1.2 JUSTIFICACIÓN .................................................................................................. 2
1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .............................................................. 2
1.4 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE
DEL CANTÓN RUMIÑAHUI .......................................................................................... 3
1.5 DELIMITACIÓN Y ALCANCE DEL PROYECTO ............................................ 7
1.5.1 Descripción del sistema de abastecimiento del barrio Cashapamba .................. 9
1.6 OBJETIVOS ........................................................................................................ 12
1.6.1 Objetivo General .............................................................................................. 12
1.6.2 Objetivos Específicos....................................................................................... 12
1.7 GENERALIDADES SOBRE EL AGUA POTABLE ......................................... 13
1.8 SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE ................................... 14
1.8.1 Definiciones principales................................................................................... 14
1.8.2 Tipos de sistemas abastecimiento de agua potable .......................................... 16
ix
CAPITULO II ........................................................................................................................ 20
TRABAJOS DE CAMPO ...................................................................................................... 20
2.1 INVESTIGACIÓN PRELIMINAR ..................................................................... 20
2.1.1 Introducción ..................................................................................................... 20
2.1.2 Información disponible .................................................................................... 20
2.2 CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA POBLACIÓN ............................ 21
2.2.1 Población.......................................................................................................... 21
2.2.2 Educación ......................................................................................................... 22
2.2.3 Vivienda y servicios básicos ............................................................................ 22
2.2.4 Vialidad y accesos............................................................................................ 23
2.2.5 Salud ................................................................................................................ 24
2.2.6 Usos de suelo. .................................................................................................. 24
2.2.7 Información geológica del área ........................................................................ 25
2.2.8 Clima ................................................................................................................ 26
2.3 ENCUESTA SOCIOECONÓMICA ................................................................... 26
2.4 ESTUDIO TOPOGRÁFICO ............................................................................... 29
2.4.1 Definiciones y conceptos básicos .................................................................... 29
2.4.2 Levantamiento topográfico .............................................................................. 32
2.4.3 Elaboración de libretas topográficas. ............................................................... 34
2.4.4 Dibujo de planos topográficos del proyecto y del sistema existente ............... 34
2.5 ESTUDIOS DE MECÁNICA DE SUELOS ....................................................... 35
2.5.1 Definiciones y conceptos básicos .................................................................... 35
2.5.2 Características de los suelos para proyectos de agua potable .......................... 36
2.6 LEVANTAMIENTO DE INFORMACIÓN FÍSICA DE LAS INSTALACIONES
EXISTENTES .................................................................................................................. 41
2.6.1 Tanques de almacenamiento y regulación ....................................................... 42
2.6.2 Aforo de tanques de reserva ............................................................................. 45
2.6.3 Estaciones de bombeo ...................................................................................... 49
2.6.4 Catastro de redes .............................................................................................. 49
2.6.5 Estudios manométricos .................................................................................... 54
2.7 ESTUDIOS DE CALIDAD DE AGUA .............................................................. 56
2.7.1 Análisis de calidad del agua de la fuente de abastecimiento ........................... 56
2.8 ESTUDIO DE MERCADO Y PRESUPUESTO ................................................. 58
x
CAPITULO III ....................................................................................................................... 59
TRABAJOS DE GABINETE ................................................................................................ 59
3.1 INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS .......................................................... 59
3.1.1 Introducción ..................................................................................................... 59
3.1.2 Encuesta socioeconómica ................................................................................ 59
3.1.3 Mecánica de suelos .......................................................................................... 68
3.1.4 Análisis de calidad de agua .............................................................................. 71
3.2 BASES DE DISEÑO ........................................................................................... 74
3.2.1 Estimación de la población futura.................................................................... 74
3.2.2 Área de influencia ............................................................................................ 75
3.2.3 Período de diseño ............................................................................................. 76
3.2.4 Población de diseño ......................................................................................... 78
3.3 DOTACIONES .................................................................................................... 87
3.3.1 Dotación media futura...................................................................................... 88
3.3.2 Variaciones de consumo .................................................................................. 91
3.3.3 Caudales de diseño ........................................................................................... 93
3.4 MEDICIÓN DE CAUDALES ........................................................................... 100
3.4.1 Caudal de ingreso ........................................................................................... 100
3.4.2 Caudal de salida ............................................................................................. 101
3.4.3 Volumen de agua producido .......................................................................... 102
3.4.4 Volumen de agua facturado ........................................................................... 102
3.4.5 Índice de agua no contabilizado ..................................................................... 103
3.4.6 Balance hidráulico de la red ........................................................................... 104
CAPITULO IV ..................................................................................................................... 107
EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE AGUA EXISTENTE .............................................. 107
4.1 ANÁLISIS, EVALUACIÓN HIDRÁULICA, SANITARIA Y ESTRUCTURAL
DE LOS COMPONENTES DE LA RED. .................................................................... 107
4.1.1 Captaciones. ................................................................................................... 109
4.1.2 Pozo profundo ................................................................................................ 110
4.1.3 Reservas. ........................................................................................................ 111
4.1.4 Red de distribución. ....................................................................................... 116
4.1.5 Sectorización .................................................................................................. 120
xi
4.2 DIAGNÓSTICO DEL SISTEMA EXISTENTE. .............................................. 134
4.3 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................ 135
CAPÍTULO V....................................................................................................................... 137
MÉTODOS DE DISEÑO DE REDES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE
................................................................................................................................................ 137
5.1 GENERALIDADES .......................................................................................... 137
5.2 MÉTODOS DE DISEÑO .................................................................................. 139
5.2.1 Método de Hardy Cross. ................................................................................ 139
5.2.2 Método del gradiente hidráulico .................................................................... 143
5.2.3 Herramientas de diseño: sistemas informáticos. ............................................ 146
5.3 EPANET 2.0 ...................................................................................................... 146
5.3.1 Descripción del software utilizado................................................................. 146
5.3.2 Características del programa .......................................................................... 147
5.3.3 Definición de parámetros ............................................................................... 151
5.3.4 Interfaz de usuario.......................................................................................... 153
5.3.5 Pérdidas hidráulicas ....................................................................................... 158
5.3.6 Tipos de simulación en el tiempo .................................................................. 161
5.3.7 Proceso analítico de resolución ...................................................................... 162
5.3.8 Resultados obtenidos. .................................................................................... 165
5.3.9 Metodología de uso ........................................................................................ 166
5.3.10 Ingreso de datos desde AutoCAD 2013. ........................................................ 168
CAPITULO VI ..................................................................................................................... 172
REDISEÑO DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE ................... 172
6.1 DESCRIPCIÓN DE LA RED ............................................................................ 172
6.1.1 Consideraciones de la red .............................................................................. 172
6.2 ESTUDIO DE ALTERNATIVAS ..................................................................... 175
6.2.1 Planteamiento de alternativas ............................................................................ 175
6.2.1.1 Primera alternativa ............................................................................................. 176
6.2.1.2 Segunda alternativa ............................................................................................ 176
6.2.1.3 Tercera alternativa ............................................................................................. 176
6.2.2 Comparación de alternativas .............................................................................. 177
xii
6.2.2.1 Análisis físico..................................................................................................... 177
6.2.2.2 Análisis económico ............................................................................................ 182
6.2.2.3 Análisis de reservas............................................................................................ 189
6.2.3 Selección de la alternativa ................................................................................. 192
6.3 DISEÑO HIDRÁULICO DE LA ALTERNATIVA SELECCIONADA ......... 194
6.3.1 Análisis de reservas........................................................................................ 195
6.3.2 Rediseño de abastecimiento. .......................................................................... 197
6.3.3 Criterios de diseño ......................................................................................... 197
6.3.4 Determinación de diámetros y presiones ....................................................... 200
6.4 CÁLCULO DE LA RED MEDIANTE EL SOFTWARE EPANET 2.0 .......... 200
6.4.1 Definición de parámetros ............................................................................... 201
6.4.2 Definición del trazado .................................................................................... 201
6.4.3 Definición del cálculo en periodo extendido ................................................. 203
6.5 RESULTADOS DE LA HORA MÁS CRÍTICA .............................................. 207
6.5.1 Red de distribución. ....................................................................................... 207
6.5.2 Resultados línea de conducción ..................................................................... 214
6.6 CÁLCULO DEL VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO ............................. 219
6.6.1 Volúmenes de regulación ............................................................................... 219
6.6.2 Volumen de protección contra incendios ....................................................... 220
6.6.3 Volumen de emergencia ................................................................................ 220
6.6.4 Volumen total................................................................................................. 220
6.7 CONSIDERACIONES RESPECTO A LA RED DE DISTRIBUCIÓN Y LÍNEA
CONDUCCIÓN ............................................................................................................. 221
6.7.1 Materiales de las tuberías y accesorios ...................................................... 221
6.7.2 Válvula reductora de presión ......................................................................... 222
6.7.3 Válvulas de regulación ................................................................................... 222
6.7.4 Conexiones domiciliarias ............................................................................... 223
6.7.5 Hidrantes ........................................................................................................ 223
CAPITULO VII ................................................................................................................... 224
PRESUPUESTO GENERAL .............................................................................................. 224
7.1 DESCRIPCIÓN ................................................................................................. 224
7.2 ETAPAS DEL PROYECTO.............................................................................. 224
xiii
7.3 PRESUPUESTO REFERENCIAL .................................................................... 225
CAPITULO VIII .................................................................................................................. 235
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................................. 235
8.1 CONCLUSIONES ............................................................................................. 235
8.2 RECOMENDACIONES .................................................................................... 239
BIBLIOGRAFÍA.................................................................................................................. 241
xiv
LISTA DE TABLAS
Tabla N° 1: Coordenadas Barrio Cashapamba. ......................................................................... 7
Tabla N° 2: Población Barrio Cashapamba según edad y género. .......................................... 21
Tabla N° 3: Tipo de pendientes del cantón Rumiñahui. .......................................................... 26
Tabla N° 4: Ficha de evaluación tanque Cashapamba 1 (TC-1). ............................................. 43
Tabla N° 5: Ficha de evaluación tanque Barrio Cashapamba (TB). ....................................... 44
Tabla N° 6: Aforo tanque Barrio Cashapamba TB. ................................................................. 47
Tabla N° 7: Aforo tanque Barrio Cashapamba TB. ................................................................. 48
Tabla N° 8: Ficha de evaluación estación de bombeo Cashapamba. ...................................... 49
Tabla N° 9: Diámetros de tuberías y longitudes existentes en la red Tanque Dolores Vega. . 51
Tabla N° 10: Diámetros de tuberías y longitudes existentes en la red de Barrio Cashapamba.
.................................................................................................................................................. 52
Tabla N° 11: Diámetros de tuberías y longitudes existente en la red Conjunto Cashapamba. 53
Tabla N° 12: Diámetros de tuberías y longitudes existente en la red Urbanización
Cashapamba. ............................................................................................................................ 53
Tabla N° 13: Requisitos específicos. ....................................................................................... 57
Tabla N° 14: Plaguicidas. ........................................................................................................ 58
Tabla N° 15: Tabulación de resultados; encuesta socioeconómica Barrio Cashapamba (2017);
Encuesta Socioeconómica Cashapamba 2017. ........................................................................ 64
Tabla N° 16: Identificación de perforaciones y calicatas realizadas en el Barrio Cashapamba.
.................................................................................................................................................. 71
Tabla N° 17: Período de diseño para sistemas de agua potable. .............................................. 76
Tabla N° 18: Vida útil sugerida para los elementos de un sistema de agua potable................ 77
Tabla N° 19: Datos censales Barrio Cashapamba, Instituto de Estadísticas y Censos. INEC. 79
Tabla N° 20: Población futura, Método aritmético. ................................................................. 81
xv
Tabla N° 21: Población futura, Método geométrico. .............................................................. 83
Tabla N° 22: Población futura, Método mínimos cuadrados. .................................................. 85
Tabla N° 23: Promedio proyección poblacional para período de 20 años. .............................. 85
Tabla N° 24: Proyección de crecimiento poblacional Barrio Cashapamba. ............................ 86
Tabla N° 25: Dotaciones recomendadas. ................................................................................. 89
Tabla N° 26: Consumo promedio mensual de agua del Barrio Cashapamba (2016). ............. 90
Tabla N° 27: Consumo promedio diario de agua potable de barrio Cashapamba (2016). ...... 91
Tabla N° 28: Distribución de consumo mensual de agua, Barrio Cashapamba (2016). .......... 92
Tabla N° 29: Determinación del k1 actual Barrio Cashapamba (2016). .................................. 95
Tabla N° 30: Determinación del k2 actual Barrio Cashapamba (2016). .................................. 97
Tabla N° 31: Caudal de ingreso al tanque Cashapamba 1 (TC-1). ....................................... 100
Tabla N° 32: Caudal de salida del tanque Cashapamba 1 (TC-1). ....................................... 101
Tabla N° 33: Caudal de ingreso desde las fuentes. ................................................................ 102
Tabla N° 34: Volúmenes de facturación Barrio Cashapamba año 2016. ............................. 102
Tabla N° 35: Balance de oferta y demanda del sistema. ....................................................... 105
Tabla N° 36: Balance de oferta y demanda del sistema. ....................................................... 105
Tabla N° 37: Información geográfica Tanque Cashapamba 1 (TC-1). ................................. 111
Tabla N° 38: Evaluación y características hidráulicas, sanitarias y estructurales del Tanque
Cashapamba 1 (TC-1). ........................................................................................................... 113
Tabla N° 39: Información geográfica del Tanque Barrio Cashapamba (TB). ...................... 114
Tabla N° 40: Evaluación y características hidráulicas, sanitarias y estructurales del Tanque
Barrio Cashapamba (TB). ...................................................................................................... 115
Tabla N° 41: Evaluación y características hidráulicas, sanitarias y estructurales de la red de
distribución existente. ............................................................................................................ 116
Tabla N° 42: Tipos de redes Barrio Cashapamba. ................................................................ 117
xvi
Tabla N° 43: Información de tuberías Barrio Cashapamba. .................................................. 117
Tabla N° 44: Resultados máximos y mínimos en nodos R-CC. ............................................ 122
Tabla N° 45: Máximos y mínimos en tuberías R-CC. ........................................................... 123
Tabla N° 46: Máximos y mínimos en nodos R-BC. ............................................................. 125
Tabla N° 47: Máximos y mínimos en tuberías R-BC. .......................................................... 127
Tabla N° 48: Resultados máximos y mínimos en nodos R-UC. ........................................... 128
Tabla N° 49: Máximos y mínimos en tuberías R-UC. ........................................................... 129
Tabla N° 50: Máximos y mínimos en nodos R-UC. .............................................................. 131
Tabla N° 51: Resultados en tuberías R-TDV. ........................................................................ 132
Tabla N° 52: Resumen de válvulas Barrio Cashapamba. ...................................................... 134
Tabla N° 53: Resumen de hidrantes Barrio Cashapamba. ..................................................... 134
Tabla N° 54: Diámetros nominales e internos de tuberías PVC y PEAD. ............................ 155
Tabla N° 55: Fórmulas de pérdida de carga para tubería llena (pérdida en m.c.a y caudal en
m3/s). ...................................................................................................................................... 160
Tabla N° 56: Coeficientes de rugosidad para diferentes materiales. ..................................... 160
Tabla N° 57: Coeficientes de pérdidas menores para algunos accesorios. ............................ 161
Tabla N° 58: Resultados en tuberías y nodos en Epanet 2.0. ................................................ 165
Tabla N° 59: Tipos de gráficas de Epanet 2.0. ...................................................................... 166
Tabla N° 60: Densidad del barrio según período de tiempo. ................................................. 174
Tabla N° 61: Datos de cálculo para rediseño de red. ............................................................. 174
Tabla N° 62: Análisis económico referencial, Alternativa 1. ................................................ 182
Tabla N° 63: Análisis económico referencial. Alternativa 2. ............................................... 184
Tabla N° 64: Análisis económico referencial, Alternativa 2. ................................................ 185
Tabla N° 65: Determinación de caudales, Barrios. ................................................................ 190
Tabla N° 66: Volumen de almacenamiento requerido. .......................................................... 191
xvii
Tabla N° 67: Volumen de almacenamiento existente. .......................................................... 191
Tabla N° 68: Caudales por nodos de red Barrio Cashapamba. .............................................. 197
Tabla N° 69: Resultados en nodos red Barrio Cashapamba. Epanet 2.0. .............................. 209
Tabla N° 70: Resultados en nodos distribución. Epanet 2.0. ................................................. 215
Tabla N° 71: Datos de cálculo para el volumen de almacenamiento. ................................... 221
Tabla N° 72: Montos totales de cada etapa del proyecto. ...................................................... 224
Tabla N° 73: Tabla de descripción de rubros, unidades, cantidades y precios costos directos
alternativa seleccionada. ........................................................................................................ 225
xviii
LISTA DE FIGURAS
Figura N° 1: Diagrama de distribución de Agua Potable cantón Rumiñahui. ........................... 6
Figura N° 2: Mapa político del Ecuador. Ecuador. .................................................................... 7
Figura N° 3: Ubicación del Cantón Rumiñahui. ........................................................................ 8
Figura N° 4: Parroquia Sangolquí. ............................................................................................. 8
Figura N° 5: Delimitación barrio Cashapamba. ......................................................................... 9
Figura N° 6: Configuración sistema de agua potable Cashapamba. ........................................ 11
Figura N° 7: Sistema de abastecimiento de agua potable a gravedad...................................... 17
Figura N° 8: Sistema de abastecimiento de agua potable por bombeo. ................................... 18
Figura N° 9: Mapa de uso de suelo Barrio Cashapamba. ........................................................ 24
Figura N° 10: Modelo de encuesta socioeconómica lado frontal. ........................................... 27
Figura N° 11: Modelo de encuesta socioeconómica lado posterior. ........................................ 28
Figura N° 12: Levantamiento topográfico en el Barrio Cashapamba. .................................... 34
Figura N° 13: Triangulación y curvas de nivel Barrio Cashapamba. ...................................... 35
Figura N° 14: Calicata en el Barrio Cashapamba. .................................................................. 37
Figura N° 15: Curva granulométrica. ...................................................................................... 39
Figura N° 16: Curva de compactación Proctor estándar y modificado. .................................. 40
Figura N° 17: Tanque Cashapamba 1. ..................................................................................... 42
Figura N° 18: Tanque Barrio Cashapamba. ............................................................................. 42
Figura N° 19: Presiones manométricas y del sistema. ............................................................. 54
Figura N° 20: Propiedad de la vivienda; Encuesta Socioeconómica Cashapamba 2016. ....... 60
Figura N° 21: Sistema constructivo de la vivienda; Encuesta Socioeconómica Cashapamba
2016.......................................................................................................................................... 60
Figura N° 22: Número de personas que habitan por vivienda; Encuesta Socioeconómica
Cashapamba 2016. ................................................................................................................... 61
xix
Figura N° 23: Número de personas que buscan empleo; Encuesta Socioeconómica
Cashapamba 2016. ................................................................................................................... 61
Figura N° 24: Ingreso familiar mensual promedio; Encuesta Socioeconómica Cashapamba
2016.......................................................................................................................................... 62
Figura N° 25: Horario de disponibilidad del servicio de agua potable; Encuesta
Socioeconómica Cashapamba 2016. ........................................................................................ 63
Figura N° 26: Cantidad de agua potable recibida; Encuesta Socioeconómica Cashapamba
2016.......................................................................................................................................... 63
Figura N° 27: Calidad de agua potable; Encuesta Socioeconómica Cashapamba 2016. ........ 64
Figura N° 28: Ensayo SPT en el Barrio Cashapamba. ............................................................ 69
Figura N° 29: Croquis de perforaciones y calicatas realizadas en el Barrio Cashapamba. ..... 70
Figura N° 30: Delimitación Barrio Cashapamba. .................................................................... 75
Figura N° 31: Gráfica datos censales del Barrio Cashapamba; Instituto de Estadísticas y
Censos. ..................................................................................................................................... 79
Figura N° 32: Proyección de crecimiento poblacional Barrio Cashapamba. .......................... 86
Figura N° 33: Consumo promedio mensual de agua del Barrio Cashapamba (2016). ............ 96
Figura N° 34: Consumo horario de agua del Barrio Cashapamba (2016). .............................. 99
Figura N° 35: Consumos mensuales facturados en el Barrio Cashapamba año 2016. .......... 103
Figura N° 36: Esquematización del sistema actual de distribución del Barrio Cashapamba. 108
Figura N° 37: Cámara de válvulas, Barrio Cashapamba. ...................................................... 112
Figura N° 38: Mapa de sectorización del Barrio Cashapamba. ............................................. 120
Figura N° 39: Modelo hidráulico R-CC. ............................................................................... 122
Figura N° 40: Presiones en los nodos R-CC. ......................................................................... 123
Figura N° 41: Velocidad en tuberías R-CC. .......................................................................... 124
Figura N° 42: Modelo hidráulico R-B. .................................................................................. 125
xx
Figura N° 43: Presiones en nodos R-BC. .............................................................................. 126
Figura N° 44: Velocidad en tuberías R-BC. .......................................................................... 127
Figura N° 45: Modelo hidráulico R-UC. ............................................................................... 128
Figura N° 46: Presiones en los Nodos R.-UC. ....................................................................... 129
Figura N° 47: Resultados en tuberías velocidad R-BC. ......................................................... 130
Figura N° 48: Modelo hidráulico R-UC. ............................................................................... 131
Figura N° 49: Presiones en nodos R- TDV. ........................................................................... 132
Figura N° 50: Velocidad en tuberías R-TDV. ....................................................................... 133
Figura N° 51: Pestaña de Etiquetas ID. ................................................................................. 154
Figura N° 52: Pestaña de Propiedades. .................................................................................. 155
Figura N° 53: Pestaña Opciones Hidráulicas. ....................................................................... 156
Figura N° 54: Componentes físicos de un sistema de distribución de agua potable. ............ 156
Figura N° 55: Conversión EpaCAD, modo vértices. ............................................................. 169
Figura N° 56: Conversión EpaCAD, modo nodos. ................................................................ 169
Figura N° 57: Tolerancia EpaCAD v 1.0. .............................................................................. 170
Figura N° 58: Tolerancia EpaCAD v 1.0. .............................................................................. 171
Figura N° 59: Conformación Alternativa 1. .......................................................................... 177
Figura N° 60: Conformación de Alternativa 1 (TC-1 – TDV). ............................................. 178
Figura N° 61: Conformación de Alternativa 2 (TC-1 – TDV). ............................................. 179
Figura N° 62: Conformación de Alternativa 3. ...................................................................... 180
Figura N° 63: Conformación de Alternativa 3 (TC-1 – TDV). ............................................. 181
Figura N° 64: Áreas de consumos. ........................................................................................ 190
Figura N° 65: Curva de variación de consumo Tanque Barrio. ............................................. 195
Figura N° 66: Curva de variación de consumo TC-1. ........................................................... 196
Figura N° 67: Opciones hidráulicas de Epanet 2.0 ................................................................ 201
xxi
Figura N° 68: Importación de malla desde AutoCAD 2013. ................................................. 202
Figura N° 69: Tipo de imágenes aceptados por Epanet 2.0 como fondo. .............................. 202
Figura N° 70: Editor de propiedades del software, Epanet 2.0. ............................................. 203
Figura N° 71: Opciones de tiempo, Epanet 2.0. .................................................................... 204
Figura N° 72: Editor de Patrones, Epanet 2.0. ....................................................................... 204
Figura N° 73: Editor de Patrones, Epanet 2.0. ....................................................................... 205
Figura N° 74: Ejecución del software. Epanet 2.0. ................................................................ 206
Figura N° 75: Gráfica de evolución del nivel del agua. ......................................................... 206
Figura N° 76: Perfil longitudinal de cotas distribución. Epanet 2.0. ..................................... 207
Figura N° 77: Mapa de contorno de presiones a las 08:00. Epanet 2.0. ................................ 208
Figura N° 78: Perfil longitudinal de presiones distribución. Epanet 2.0. .............................. 208
Figura N° 79: Mapa de contorno de demandas a las 08:00 distribución. Epanet 2.0. ........... 213
Figura N° 80: Curva de evolución temporal de caudal en tuberías distribución. .................. 213
Figura N° 81: Perfil longitudinal conducción. Epanet 2.0. .................................................... 214
Figura N° 82: Mapa de contorno de presiones a las 08:00 conducción. Epanet 2.0. ............. 214
Figura N° 83: Perfil longitudinal de presiones conducción. Epanet 2.0. ............................... 215
Figura N° 84: Curva de evolución temporal de presión en nodos conducción. Epanet 2.0. . 216
Figura N° 85: Mapa de contorno de demandas a las 08:00 conducción. Epanet 2.0. ............ 217
Figura N° 86: Perfil longitudinal de demandas conducción. Epanet 2.0, .............................. 217
Figura N° 87: Interfaz software online Val-Matic. ................................................................ 218
Figura N° 88: Resultados del software Val-Matic. ................................................................ 218
xxii
LISTA DE ECUACIONES
Ecuación N° 1: Población futura, método aritmético. INEC, 2014. ........................................ 80
Ecuación N° 2: Tasa de crecimiento, método aritmético. INEC, 2014. .................................. 81
Ecuación N° 3: Población futura, método geométrico. INEC, 2014. ...................................... 82
Ecuación N° 4: Tasa de crecimiento, método geométrico. INEC, 2014. ................................ 83
Ecuación N° 5: Población futura, método mínimos cuadrados. Díaz Francisco, 1991. .......... 84
Ecuación N° 6: Caudal medio diario. EMAAP-Q, 2008. ........................................................ 94
Ecuación N° 7: Caudal máximo diario. EMAAP-Q, 2008. ..................................................... 96
Ecuación N° 8: Caudal máximo horario. EMAAP-Q, 2008. ................................................... 99
Ecuación N° 9: Índice de agua no contabilizada. EMAAP-Q, 2008. .................................... 104
Ecuación N° 10: Velocidad de flujo en conductos cerrados, García, 2006. .......................... 140
Ecuación N° 11: Ecuación de continuidad. García, 2006. ..................................................... 140
Ecuación N° 12: Ecuación de caudal para tubería circular. García, 2006. ............................ 141
Ecuación N° 13: Pérdidas hidráulicas. García, 2006. ............................................................ 141
Ecuación N° 14: Ecuación de caudal. García, 2006. ............................................................. 141
Ecuación N° 15: Ecuación de pérdidas hidráulicas. García, 2006. ........................................ 141
Ecuación N° 16: Sumatoria de caudales. Ceballos, 2014. ..................................................... 141
Ecuación N° 17: Coeficiente de caudal n. Ceballos, 2014. ................................................... 142
Ecuación N° 18: Factor de Corrección de caudales. Ceballos, 2014. .................................... 142
Ecuación N° 19: Sumatoria de caudales. Ceballos, 2014. ..................................................... 144
Ecuación N° 20: Pérdidas hidráulicas. Ceballos, 2014. ......................................................... 144
Ecuación N° 21: Ecuación de pérdidas hidráulicas. Ceballos, 2014. .................................... 145
Ecuación N° 22: Ecuación del gradiente hidráulico. Ceballos, 2014. ................................... 145
Ecuación N° 23: Pérdidas en tuberías. Rossman, 2005. ........................................................ 159
Ecuación N° 24: Pérdidas locales en tuberías. Rossman, 2005. ............................................ 161
xxiii
Ecuación N° 25: Ecuación matricial del Algoritmo de Choleski. García, 2006. ................... 163
Ecuación N° 26: Matriz Jacobiana del Algoritmo de Choleski. García, 2006. ..................... 163
Ecuación N° 27: Ecuación matricial del Algoritmo de Choleski. García, 2006. ................... 163
Ecuación N° 28: Ecuación de cuadales del Algoritmo de Choleski. García, 2006. .............. 163
Ecuación N° 29: Volumen contra incendios. CPE INEN 5, 1992. ........................................ 220
Ecuación N° 30: Volumen contra incendios II. CPE INEN 5, 1992. .................................... 220
xxiv
LISTA DE ANEXOS
Anexo A
Libreta topográfica del Barrio Cashapamba.
Consumo mensual promedio de agua del barrio Cashapamba
Anexo B
Modelo encuesta socioeconómica del Barrio Cashapamba.
Tabulación de encuesta socioeconómica.
Anexo C.1
C.1 Resultado del ensayo de mecánica de suelos.
Anexo C.2
Análisis físico, químico y bacteriológico de agua, captación El Molinuco.
Anexo C.3
Resultados de pruebas hidráulicas realizadas en el barrio.
Anexo C.4
Registro de consumo de medidores por manzana.
Anexo D
Levantamiento de información física y sanitaria de las estructuras existentes.
Anexo E
Evaluación de consumos por nodos.
Evaluación y simulación hidráulica de Red Barrio Cashapamba.
Evaluación y simulación hidráulica de Red Conjunto Cashapamba.
Evaluación y simulación hidráulica de Red Urbanización Cashapamba.
Evaluación y simulación hidráulica de Línea de conducción al Tanque Dolores
Vega
Anexo F
Aforo de tanques Cashapamba y barrio Cashapamba.
xxv
Distribución de consumos por nodos.
Demanda requerida por nodos para el tanque de reserva.
Anexo G
Simulación hidráulica de Red de distribución Barrio Cashapamba.
Simulación hidráulica de línea de conducción.
Anexo H
Aforo de caudal afluente Luz de América.
Resultados software Val-Matic.
Anexo I
Áreas de aportación evaluación
Evaluación red Barrio Cashapamba
Evaluación red Conjunto Habitacional Cashapamba
Evaluación red Urbanización Cashapamba
Topografía Barrio Cashapamba
Implantación Barrio Cashapamba
Áreas de aportación.
Planimetría Barrio Cashapamba.
Perfil de línea de conducción.
Detalles y accesorios.
Tanque de 100 m3 tipo EPMAPS.
xxvi
TÍTULO: “Rediseño del sistema de agua potable del Barrio Cashapamba desde el tanque
de reserva Cashapamba hasta el tanque de reserva Dolores Vega, ubicado en la parroquia
Sangolquí, cantón Rumiñahui, provincia de Pichincha”.
Autores: Montalvo Rojalema Carlos Andrés
Morillo Morales William Fernando
Tutor: Ing. Juan Carlos Ávila Armijos MSc.
RESUMEN
Las metodologías para el diseño de redes hidráulicas pueden ser muy variadas dependiendo
de la complejidad que contemplen estas. El presente trabajo se centra en la utilización de
herramientas informáticas como, Epanet 2.0, de libre acceso, para el modelamiento hidráulico
de redes de distribución de agua potable, evaluando con criterios que satisfagan las demandas
poblacionales de agua, permitiendo garantizar los requerimientos de servicio, en función y
cumplimiento de los parámetros hidráulicos, como presiones mínimas, caudales, velocidad.
Los estudios y diseños del sistema de distribución del barrio Cashapamba, comprendieron
varias etapas y que permitió realizar la evaluación del sistema de distribución con el que cuenta
el barrio en estudio. Partiendo de los resultados obtenidos de la evaluación del sistema, se
procedió con el planteamiento de tres alternativas de rediseño las cuales están en función de
los parámetros de diseños establecidos en la Normativa CPE INEN 5 y de la DAPAC-R.
Optando por la alternativa que reúne las mejores características, hidráulicas, técnicas y
económicas.
DESCRIPTORES: REDES DE AGUA POTABLE / RESERVA DE AGUA /
CONDUCCIÓN/ DISTRIBUCIÓN DE AGUA / EVALUACIÓN/ EPANET 2.0 /
PRESUPUESTO REFERENCIAL DE CONSTRUCCIÓN.
xxvii
TITLE: "Redesign of the potable water system in the Cashapamba neighborhood from the
Cashapamba reserve tank to the Dolores Vega reserve tank,it is located in Sangolquí parish,
Rumiñahui canton, Pichincha province."
Authors: Montalvo Rojalema Carlos Andrés
Morillo Morales William Fernando
Tutor: Ing. Juan Carlos Ávila Armijos MSc.
ABSTRACT
The methodologies for the design of hydraulic networks can be very varied depending on
the complexity they have. The present work focuses on the use of computer tools such as,
Epanet 2.0, of free access for the hydraulic modeling of drinking water distribution networks,
evaluating with criteria that satisfy the population demands about of water, that it allows to
guarantee the service requirements, in function and compliance with hydraulic parameters,
such as minimum pressures, flow rates, speed. The studies and designs of the distribution
system in the Cashapamba neighborhood included several stages and that it allowed to perform
the evaluation of the distribution system in the mentioned neighborhood. Based on the results
obtained from the evaluation of the system, we proceeded with the proposal of three redesign
alternatives which are based on the design parameters established in the CPE INEN 5 and
DAPAC-R Regulations. Selecting the alternative that has the best characteristics, hydraulic,
technical and economic.
KEYWORDS: DRINKING WATER NETWORKS / WATER RESERVE / DRIVING /
BUDGET.
WATER DISTRIBUTION / EVALUATION / EPANET 2.0 / REFERENTIAL BUILDING
1
CAPÍTULO I
GENERALIDADES
1.1 INTRODUCCIÓN
Desde el principio de los tiempos el ser humano ha visto necesitado del agua como el líquido
vital sin el cual nada podría desarrollarse. Este entendimiento ha hecho que se vea en la
obligación y necesidad no solo de preservar estas fuentes sino también de tenerlas cada más
cerca de su domicilio, incluso cuando estas fuentes en ocasiones escasean. Debido a estos
inconvenientes el agua que el ser humano necesita para sus actividades de consumo
generalmente proviene de fuentes alejadas, por lo que se requieren de conductos que puedan
llevar el líquido vital desde una fuente adecuada hasta las viviendas y puntos de consumo. El
líquido captado no es de óptimas condiciones para su consumo directo desde la fuente, debido
al ciclo hidrológico puede llegar a presentar condiciones desfavorables, por lo que el ser
humano se ha valido de su ingenio para hacer al agua apta para su aprovechamiento y consumo.
En búsqueda del mejoramiento de distribución del líquido vital, el presente proyecto en
colaboración con la Dirección de Agua Potable y Alcantarillado, DAPAC-R, y del Gobierno
Autónomo Descentralizado Municipal de Rumiñahui, GADMUR, propuso en busca del
progreso, el rediseño de la red de distribución del barrio Cashapamba, que actualmente se
encuentra conformado por tubería flexible de polietileno, tuberías de asbesto cemento y hierro
galvanizado por un sistema de PVC y que además contemple un diseño para aquellas zonas
faltantes del sector, con su respectivo análisis hidráulico y propuestas dentro de un marco
económicamente viable que permitan su ejecución a corto o mediano plazo, garantizando de
esta manera la calidad de vida de los habitantes del sector. En este sentido, el presente proyecto
se encuentra enmarcado en el objetivo sectorial de mejorar la calidad de los servicios a través
del rediseño del sistema de distribución que contendrá la especificación de la línea de
2
conducción o principal y sus respectivos ramales, la determinación de los diámetros por medio
de un análisis hidráulico y su propuesta final sólidamente justificada que incluyó un análisis
presupuestario, además de los planos detallados, desarrollados en el transcurso del estudio.
1.2 JUSTIFICACIÓN
El barrio Cashapamba ha ido creciendo con el pasar del tiempo, por lo que se ha visto en la
necesidad de extender y renovar el servicio de abastecimiento de agua potable, siguiendo esta
premisa, la DAPAC-R, ha considerado la ampliación y mejoramiento de redes de distribución
a lo largo del área de implantación derivadas de la red principal, la cual requiere ser evaluada
por su tiempo de servicio que data aproximadamente según sus moradores de unos 30 años
atrás para corroborar si el sistema presenta las condiciones adecuadas para cubrir las
condiciones de servicio establecidas en la norma INEN-1108:2014.
Consecuentemente, mediante la propuesta del proyecto “Rediseño del sistema de agua
potable del barrio Cashapamba desde el tanque de reserva Cashapamba hasta el tanque de
reserva Dolores Vega, ubicado en la parroquia Sangolquí, Cantón Rumiñahui, Provincia de
Pichincha”, se podrá contribuir con el GADMUR en su gestión por mejorar las condiciones
económicas y sociales de los usuarios, y con la posterior ejecución de este proyecto se
fortalecerá de manera adecuada el manejo del recurso hídrico existente.
1.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Actualmente la comunidad tiene inconvenientes con el abastecimiento de agua potable,
debido a que en un principio los moradores realizaron un tendido provisional de la red de
distribución que con el transcurso del tiempo fue ampliado sin un criterio técnico.
El servicio no presenta continuidad las 24 horas del día en algunos sectores del barrio.
Inconformidad en los moradores del barrio por falta de presión en el transcurso del día.
3
El tanque Barrio Cashapamba presenta rebose en horas de bajo consumo, lo que se traduce
en un desperdicio de líquido, evidenciando una baja capacidad de almacenamiento.
Los tanques no cuentan con macromedidores de caudal entregado a la red de distribución.
Debido a lo anterior se plantea un rediseño del sistema de distribución del Barrio
Cashapamba, que permita a los moradores tener un servicio continuo que cubra las necesidades.
1.4 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE DEL
CANTÓN RUMIÑAHUI
El suministro de agua potable del cantón Rumiñahui está compuesto por los siguientes
sistemas que describen a continuación y se evidencia en la figura N° 01.
Sistema El Taxo. Está compuesto por el tanque del mismo nombre con una capacidad
de almacenamiento de 20 m3, de forma rectangular de hormigón armado, se abastece
de la captación el Taxo con un caudal de 0.6 l/s. Cuenta con un tratamiento primario
con hipoclorito de calcio. Abastece al barrio El Taxo.
Sistema Economista. Está conformado por el tanque Economista de forma rectangular,
de hormigón armado, tiene una capacidad de almacenamiento de 300 m3, se abastece
del tanque San Agustín con un caudal de 5.79 l/s, distribuye a los barrios: La Leticia,
Urbanización Colegios de Economistas, Las Lanzas y Conejeros.
Sistema Cotogchoa. Se compone por el tanque de almacenamiento de San Agustín de
500 m3, de forma rectangular, se abastece de la vertiente Sambache con un caudal de
3.98 l/s, cuenta con un sistema de tratamiento primario con cloro gas. Abastece a los
barrios El Manzano y Cotogchoa.
Sistema Banco Nacional de Fomento. Parte desde el tanque El Salgado el cual tiene
una capacidad de almacenamiento de 600 m3, de forma rectangular, de hormigón
armado, se abastece del pozo profundo El Salgado con un caudal de 24.00 l/s, y de la
4
vertiente El Molinuco con un caudal de 10.00 l/s. Cuenta con un sistema de tratamiento
primario de hipoclorito de calcio. Abastece al barrio Banco Nacional de Fomento.
Sistema Albornoz. Se deriva del tanque Mushuñan, abasteciendo a los barrios:
Albornoz, Urbanización Enkador, Salcoto y Portal de los Chillos 2.
Sistema San Rafael. Está conformado por el tanque Orejuela con una capacidad de
almacenamiento de 500 m3, es de forma rectangular, de hormigón armado, se abastece
de la vertiente Orejuela con un caudal de 9.88 l/s, y del tanque Mushuñan con un caudal
de 20.36 l/s. Suministra a los barrios: Urbanización Yaguachi, Urbanización A.
Naranjo, San Luis y el Triángulo.
Sistema El Milagro. Parte desde el tanque El Milagro de 500 m3, de forma rectangular
de hormigón armado, se abastece de las vertientes El Milagro con un caudal de 9.00 l/s,
Cotogchoa con 4.54 l/s, y del acuífero de la Casa de la Moneda con 20.00 l/s. Suministra
a los barrios El Milagro, El Carmen y la Cooperativa Eloy Alfaro.
Sistema Fajardo. Al igual que el sistema El Milagro parte desde el tanque El Milagro,
con la inclusión del acuífero Rumiloma. Suministra a los barrios: Rumiloma, Fajardo,
El Muelle, Galo Pazmiño, Urbanización Juan de Salinas.
Sistema Inchalillo. Al igual que el sistema anterior se deriva del tanque Mushuñan,
distribuye a los barrios Inchalillo, Cooperativa El Manantial, Molinos de Viento y
Urbanización La Serrana.
Sistema Mushuñan. Es otro de los sistemas que se deriva del tanque Mushuñan,
suministra a los barrios: Plan de Vivienda I.R.M., Mutualista Benalcázar, Turucucho,
Urbanización Bohíos de Jatumpamba y San Nicolás.
Sistema Mushuñan Santa Rosa. Es uno de los principales sistemas de agua potable
del Cantón Rumiñahui, parte desde el tanque de Mushuñan que tiene una capacidad de
2500 m3, de forma ovalada, de hormigón armado, se abastece de las vertientes el
5
Molinuco con un caudal de 170 l/s, El Chaupi con 31.11 l/s, del tanque El Salgado con
20.00 l/s, del pozo Selva Alegre con un caudal de 30.00 l/s. Cuenta con un sistema de
desinfección a base de cloro gas. Este sistema distribuye un caudal de 20.35 l/s, para el
tanque Orejuela, y a los barrios: Centro de Sangolquí, San Jorge, Conjuntos Terracotas,
Urbanización Previsora San Nicolás, Urbanización Olmedo Andrade, Urbanización La
Florida, Urbanización Rumiñahui, Santa Rosa, San Nicolás, Urbanización Tinajillas y
Urbanización San Nicolás.
Sistema San Pedro. Parte desde el tanque del mismo nombre con una capacidad de
almacenamiento de 800 m3, de forma rectangular de hormigón armado, se abastece de
las vertientes Acacias con 18.56 l/s, Josefina con 14.78 l/s, Ecuacobre 20.52 l/s y el
pozo profundo San Isidro con 13.00 l/s. Tiene un sistema de desinfección por medio de
hipoclorito de calcio. Distribuye a los barrios: San Pedro, Jardines Capelo, Bohíos de
Capelo, Las Orquídeas, Urbanización Capelo, Roble Antiguo y San Isidro.
Sistema San Fernando. Parte desde el tanque San Fernando que tiene una capacidad
de almacenamiento de 500 m3, se abastece de la vertiente San Clemente con un caudal
de 9.00 l/s, implementa un sistema de desinfección con hipoclorito de calcio, Suministra
a los barrios San Fernando y Luz de América.
Sistema Club los Chillos. Se deriva del tanque Gavilánez, tiene una capacidad de
almacenamiento de 600 m3, de forma circular de hormigón armado, se alimenta del
tanque rompe presión número tres de la línea de conducción del tanque Mushuñan que
viene desde la captación El Molinuco, con un caudal de 22.34 l/s. distribuye a los
barrios Urbanización Club los Chillos y Portal de los Chillos 1.
En la siguiente figura se representa un esquema de cada uno de los sistemas de distribución
de agua potable con la que cuenta el cantón Rumiñahui.
6
Figura N° 1: Diagrama de distribución de Agua Potable cantón Rumiñahui.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
7
1.5 DELIMITACIÓN Y ALCANCE DEL PROYECTO
El barrio Cashapamba forma parte del área urbana de la parroquia Sangolquí, cantón
Rumiñahui, provincia de Pichincha; se encuentra ubicado al este de la ciudad de Sangolquí,
está limitado al norte por la Carretera E35; al sur por la ciudadela del Ejército; al este con la
Carretera E35 y al oeste con la Avenida Antonio Tandazo.
El actual sistema de distribución de agua potable del barrio Cashapamba, parte del tanque
reservorio del mismo nombre, ubicado en el extremo sur este del barrio, este sistema cubre un
área actual de servicio de aproximadamente 62.00 Ha, la ubicación geográfica del barrio está
entre las siguientes coordenadas UTM
Tabla N° 1: Coordenadas Barrio Cashapamba.
COORDENADAS UTM BARRIO CASHAPAMBA
Coordenadas UTM Elevación
Norte Este m.s.n.m.
9963597.73 786633.87 2566
9963060.68 787004.58 2585
Fuentes: Google Earth, 2017.
Figura N° 2: Mapa político del Ecuador. Ecuador.
Fuentes: Noticias.com, 2012.
8
Figura N° 3: Ubicación del Cantón Rumiñahui.
Fuentes: PDOT Rumiñahui, 2014.
Figura N° 4: Parroquia Sangolquí.
Fuentes: PDOT Rumiñahui, 2014.
9
Figura N° 5: Delimitación barrio Cashapamba.
Fuente: Google Earth, 2017.
El sistema de abastecimiento de agua potable del barrio Cashapamba se ha desarrollado
conforme al crecimiento de la población por lo cual el presente proyecto realizará en primer
lugar la evaluación hidráulica de los componentes actuales del sistema de agua, así como de la
línea de conducción, lo que permitirá su posterior rediseño, mediante la inclusión de tres
alternativas de la cuales en base a un análisis técnico, económico y ambiental se definirá la
opción óptima para mejorar el abastecimiento de agua potable.
1.5.1 Descripción del sistema de abastecimiento del barrio Cashapamba
El sistema de agua potable del barrio Cashapamba está compuesto por los siguientes
elementos:
Captación
Entre los principales afluentes desde donde se capta el agua para el barrio Cashapamba, se
tiene:
Vertiente El Molinuco. Se encuentra a cinco minutos de caminata desde las cabañas
del Refugio Ecológico El Molinuco a través de un sendero, esta vertiente provee de un
caudal de 252.65 l/s para todo el cantón Rumiñahui.
10
Vertiente Luz de América. Está ubicada junto al barrio del mismo nombre, a 10
minutos del Instituto Agropecuario Superior Andino IASA, esta vertiente provee un
caudal de 11.00 l/s. Este caudal es captado por medio de dos perforaciones en la parte
baja de la montaña de aproximadamente 50 metros de altura.
Pozo profundo Cashapamba. Junto al Tanque Cashapamba 1 a una distancia de cinco
metros, se encuentra la estación de bombeo Cashapamba lo abastece con un caudal de
13.00 l/s.
Conducción
La línea de conducción del sistema parte de los diferentes afluentes a los tanques
Cashapamba 1 y Barrio Cashapamba con diámetros que van desde 200 mm hasta 160 mm. Y
los caudales varían desde 20 l/s hasta 11 l/s.
Tanques
En el área de influencia del Barrio Cashapamba, éste cuenta con los siguientes tanques:
Tanque Cashapamba. Este tanque es de forma cúbica sus dimensiones externas son
de 14.50 m x 14.50 m y 4.85 m altura total, con dos paredes de 0.25 m de espesor de
hormigón armado y cuya capacidad máxima de reserva es de 800 m3 de agua.
Tanque Barrio Cashapamba. Se encuentra frente al tanque Cashapamba, es de forma
cilíndrica y posee un perímetro exterior de 8.80 metros cuyas paredes tienen un espesor
de 0.15 m, una altura de 2.00 metros y una altura hasta llegar a las tuberías de desborde
de 1.80 m estas dimensiones le permiten a este tanque almacenar 10 m3 de agua.
Tanque Dolores Vega. Este tanque es de forma cúbica las dimensiones de cada uno de
sus lados es de 11.4 m de longitud, el espesor de sus paredes es de 0.20 m, la altura total
es de 4.80 m, y la altura hasta llegar a la tubería de desborde es de 4.1 metros, cuya
capacidad máxima de reserva es de 500 m3 de agua.
11
Red de distribución
La red de distribución ha sido construida paulatinamente de acuerdo al avance de la
población desde la década de 1960, razón por la cual su concepción inicial ha pasado de un
sistema funcional a otro ligeramente deficiente.
Figura N° 6: Configuración sistema de agua potable Cashapamba.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
12
La implementación de un adecuado sistema de suministro de agua potable permitirá al
GADMUR:
Contribuya a mejorar el servicio de los moradores del Barrio Cashapamba.
Una continuidad del servicio las 24 horas del día y los 365 días del año.
Reducir los índices de agua no contabilizada.
Disminución de quejas de los usuarios del servicio.
Prever la inclusión de nuevas fuentes de abastecimiento de agua.
1.6 OBJETIVOS
1.6.1 Objetivo General
Rediseñar el sistema de agua potable del Barrio Cashapamba desde el tanque de reserva
Cashapamba hasta el tanque de reserva Dolores Vega, que contempla la red de distribución y
línea de conducción, ubicado en la parroquia Sangolquí, cantón Rumiñahui, provincia de
Pichincha.
1.6.2 Objetivos Específicos
Realizar el catastro de los sistemas existentes de agua potable del barrio Cashapamba.
Realizar los estudios socio – económicos que permitan obtener información de las
costumbres de consumo de los habitantes del Barrio Cashapamba.
Realizar el levantamiento topográfico del barrio, necesario para la evaluación y
rediseño del sistema de agua potable.
Analizar el abastecimiento de las fuentes con las que cuenta actualmente el Sistema
Cashapamba
Aplicar el modelo matemático para el rediseño hidráulico de la red de distribución y
línea de conducción del Barrio Cashapamba, utilizando como herramienta de apoyo el
software Epanet 2.0.
13
Formular tres alternativas seleccionando las más conveniente desde el punto de vista
técnico, económico.
1.7 GENERALIDADES SOBRE EL AGUA POTABLE
El agua en la Tierra es un recurso limitado, aunque el planeta está cubierto por tres cuartas
partes de agua, el 96.50 % es este valor es agua salada y se distribuye entre océanos, mares,
acuíferos y lagos salados; mientras que el restante 3.50 % es agua dulce distribuido entre aguas
subterráneas que no se pueden extraer por la profundidades, 0.78 %, y un 1.71 % está en forma
de hielo en los casquetes polares, el porcentaje restante se encuentra a nivel superficial en ríos,
arroyos, acuíferos, hielo en las montañas y en ínfima cantidad en la atmósfera.
Al ser un recurso finito y de suma importancia para la existencia de todos los seres bióticos
ésta debe encontrarse apta para el consumo, específicamente del ser humano. La calidad del
agua potable es una cuestión que preocupa a todos los países del mundo, en desarrollo y
desarrollados, por su repercusión directa en la salud de la población. Los agentes infecciosos,
productos químicos tóxicos, el agua contaminada y el saneamiento deficiente son factores que
contribuyen a la degradación de las reservas acuíferas y aumentan el riesgo a las poblaciones
cercanas de contraer enfermedades como el cólera, la disentería, la hepatitis A, la fiebre tifoidea
y la poliomielitis. Los servicios de agua y saneamiento inexistentes, insuficientes o gestionados
de forma inapropiada exponen a la población a riesgos innecesarios y prevenibles para su salud.
Esto se incrementa de manera exponencial principalmente en lugares de atención médica
cuando no existen servicios de suministro de agua, saneamiento e higiene.
Una inadecuada gestión en el manejo, tanto de las aguas residuales urbanas, industriales,
comerciales y agrícolas conlleva a que el agua que beben cientos de millones de personas se
vea peligrosamente contaminada por agentes microbiológicos o polucionada químicamente.
14
El agua apta para el consumo y con facilidad de acceso es un derecho humano desde el 28
de julio de 2010 por resolución de la Asamblea General de las Naciones Unidas, reafirmando
que un agua potable limpia y el saneamiento son esenciales para la salud pública, y cualquier
otro uso que se le dé, ya sea para beber, uso doméstico, para producir alimentos o para fines
recreativos. Puesto que, la mejora del abastecimiento de agua, del saneamiento y de la gestión
de los recursos hídricos puede impulsar el crecimiento económico de los países y contribuir en
gran medida a la reducción de la pobreza.
Según datos publicados por la Organización Mundial de la Salud (OMS), en 2015, el 91.00
% de la población mundial tenía acceso a una fuente mejorada de abastecimiento de agua
potable, en comparación con el 76.00 % en 1990, (OMS, 2016). Esto implica que gracias a los
esfuerzos de gobiernos la población cuenta cada vez con más fuentes adecuadas de agua
potable, aunque debido al crecimiento poblacional la exigencia para estos sistemas es cada vez
mayor, por lo que requieren de superiores alcances, así como de un mejoramiento en su
funcionamiento, tipo y material. Problemas actuales como, el cambio climático, el aumento de
la escasez de agua, el crecimiento de la población, los cambios demográficos y la urbanización
suponen desafíos para los sistemas de abastecimiento de agua que deben ser modernizados
tanto en lo físico como en sus procedimientos de cálculo que prioricen su optimización
funcional y económica.
1.8 SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE
1.8.1 Definiciones principales
Agua potable. Es el agua que reúne los requisitos que la hacen apta para el consumo
humano, debe estar exenta de organismos capaces de provocar enfermedades y de elementos o
substancias que puedan producir efectos fisiológicos perjudiciales, y debe cumplir con los
requisitos indicadas en la Norma INEN 1108-2014.
15
Sistema de agua potable. Es un conjunto de obras de ingeniería necesarias, concatenadas
entre sí que permiten captar, conducir, tratar, almacenar, distribuir y dotar del servicio de agua
potable a los habitantes de una población.
Captación. Estructura que permite incorporar la cantidad necesaria de agua desde la fuente
de abastecimiento hacia el sistema de agua potable.
Estación de bombeo. Conjunto de estructuras, equipos y accesorios que permiten elevar el
agua desde un nivel inferior a uno superior, o que introducen energía de presión en un sistema
hidráulico.
Línea de conducción. En un sistema de abastecimiento de agua potable por gravedad. Es
el conjunto de tuberías, válvulas, accesorios, estructuras y obras de arte encargados de la
conducción del agua desde la captación hasta el tanque de almacenamiento, aprovechando la
carga estática existente. Generalmente comprende diámetros grandes o mayores.
Línea de transmisión. Tubería con flujo a presión destinada a transportar el agua tratada
de planta de tratamiento a los tanques de reserva; usualmente, sin dar servicios en su recorrido.
Tanque de distribución. Es una estructura de hormigón armado que sirve de depósito de
agua en los períodos en los cuales la demanda de ésta es menor que el suministro, para evitar
déficit en la red que abastece.
Red de distribución. Conjunto de tuberías, accesorios y estructuras que conducen el agua
tratada desde el tanque de reserva o planta de tratamiento hasta los puntos de consumo dentro
de una localidad.
Red matriz o principal. Parte de la red de distribución que conforma la malla principal de
servicio de una población y que distribuye el agua tratada procedente de la planta de tratamiento
o tanques de reserva a las redes secundarias o menores. La red matriz llamada también
16
principal, mantiene las presiones básicas de servicio para el funcionamiento correcto de todo
el sistema, y generalmente no reparte agua en ruta.
Red secundaria o menor de distribución: Red de distribución que se deriva de la red
matriz y llega a los puntos de consumo. Desde ella se derivan las conexiones domiciliarias.
Conexiones domiciliarias. Son tomas o derivaciones de diámetros menores que permiten
la conducción de agua potable desde la tubería de distribución hasta un domicilio.
Período de diseño. Tiempo para el cual se diseña un sistema o los componentes de éste, el
cual sus capacidades permiten atender la demanda proyectada para este tiempo.
Pérdida de carga. Es el gasto de energía necesario para vencer las resistencias que se
oponen al movimiento del fluido de un punto a otro en una sección de la tubería. Las pérdidas
de carga pueden ser lineales o de fricción y singulares o locales.
Diámetro nominal (DN). Es el número con el cual se conoce comúnmente el diámetro de
una tubería, aunque su valor no coincida con el diámetro real interno.
Presión nominal (PN). Presión interna máxima a la cual puede estar sometida una tubería,
considerando un factor de seguridad, y que es dada por el fabricante según las normas técnicas
correspondientes. También se llama presión de trabajo.
1.8.2 Tipos de sistemas abastecimiento de agua potable
Los sistemas de agua potable se clasifican convencionalmente de acuerdo al mecanismo de
transporte del líquido. Así se tiene:
Sistemas a gravedad. Es un tipo de abastecimiento en el cual el agua aprovecha la
fuerza gravitacional, diferencia de cotas topográficas para llegar a los usuarios. La
energía utilizada para realizar este desplazamiento es la energía potencial que tiene el
agua debido a su altura.
17
Sistemas por bombeo. Estos sistemas requieren de energía externa, generalmente
eléctrica para conducir el agua desde la captación hasta el usuario, debido a que
generalmente la fuente de abastecimiento se encuentra en una cota inferior a la cota del
sito que se desea dar el servicio.
Partes constitutivas de los sistemas de abastecimiento de agua potable por
gravedad
Fuente de abastecimiento
Captación.
Línea de conducción.
Planta de tratamiento.
Almacenamiento.
Redes de distribución.
Figura N° 7: Sistema de abastecimiento de agua potable a gravedad.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Entre las características que presentan estos sistemas se tiene:
18
No requiere energía externa para su funcionamiento, puesto que el agua se conduce por
la tubería debido a su peso propio por la diferencia de cotas, desde la captación al
reservorio.
Requieren mínima operación y mantenimiento.
Generalmente representan altos costos de inversión inicial, pero una vez en
funcionamiento el sistema no requiere de mayores gastos representativos excepto los
de mantenimiento, lo que se traduce en bajas tarifas de servicio.
Partes constitutivas de los sistemas de abastecimiento de agua potable por bombeo
Estación de bombeo.
Línea de conducción.
Planta de tratamiento.
Almacenamiento.
Redes de distribución.
Figura N° 8: Sistema de abastecimiento de agua potable por bombeo.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
19
Entre las características que presentan estos sistemas son:
La fuente se encuentra en una cota inferior a la cota de la población que requiere el
servicio.
Necesitan de energía externa, generalmente eléctrica, para impulsar el agua hasta la
cota donde se pueda dar el servicio a la población.
El bombeo puede ser en más de una unidad operacional, es decir que pueden existir
más de una bomba operando simultáneamente.
Aunque implican una menor inversión inicial los costos operacionales y mantenimiento
pueden superar el valor inicial de la obra lo que implica un mayor costo en la prestación
del servicio.
Los dos sistemas son ampliamente utilizados, debido a las características que puede
presentar el terreno, donde los afluentes superficiales son cada vez más escasos o en ocasiones
llegan a encontrarse contaminados, siendo ésta, una iniciativa cada vez más alta para el uso de
fuentes subterráneas en el que, en muchos casos presentan mejores condiciones físicas,
químicas y bacteriológicas para el consumo.
El objetivo de un sistema de agua potable es proporcionar un servicio eficiente,
considerando que esté se dé en condiciones de: calidad, cantidad, y continuidad.
20
CAPITULO II
TRABAJOS DE CAMPO
2.1 INVESTIGACIÓN PRELIMINAR
2.1.1 Introducción
Cada proyecto de ingeniería se define inicialmente en un sector de estudio, considerada
como el área de influencia que permitirá delimitar las áreas que van a ser beneficiadas directa
o indirectamente por el proyecto.
La investigación preliminar comprende el conjunto de actividades que se realizan en el sitio
del proyecto a fin de recopilar la información necesaria para determinar el estado actual del
mismo, permitiendo la toma de decisiones en la etapa de diseño. El resultado de esta
investigación preliminar permite determinar un trazado preliminar de la red a diseñar en la
localidad y consecuentemente el adecuado diseño y construcción del sistema adoptado.
Por lo que la compilación de la mayor cantidad posible de información constituye un aspecto
básico en este tipo de proyectos para que, los estudios y diseños sean lo más cercanos a la
realidad del sector.
2.1.2 Información disponible
La información con la que se cuenta es la siguiente:
Plano catastral del barrio Cashapamba proporcionado por la DAPAC-R.
Datos poblacionales y censales del Instituto Nacional de Estadísticas y Censos (INEC)
de los años 1990, 2001, 2010, mencionados en el Capítulo III.
Base de datos de facturación del año 2016, proporcionado por el DAPAC-R.
Resultados del análisis físico, químico y bacteriológico del agua tratada, tanque de
reserva Cashapamba 1, proporcionados por la DAPAC-R. CICAM. Anexo C.2.
21
2.2 CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA POBLACIÓN
En esta etapa se identificó los aspectos relacionados a la población, nivel socioeconómico,
servicios básicos existentes, conformidad con el servicio, capacidad de pago. Mientras mayor
sea la información recopilada mayor será el grado de exactitud del proyecto a realizarse. La
recopilación de datos generales abarcó lo siguiente:
2.2.1 Población
De acuerdo con la información del censo de población y vivienda realizado por el INEC en
el 2010, el barrio Cashapamba tiene un total de 2051 habitantes. La información de la población
de acuerdo a su edad y género se indica a continuación:
Tabla N° 2: Población Barrio Cashapamba según edad y género.
POBLACIÓN DEL BARRIO CASHAPAMBA
GRUPOS DE EDAD TOTAL HOMBRE MUJER
Menor de 1 año 33 19 14
De 1 a 4 años 155 80 75
De 5 a 9 años 203 105 98
De 10 a 14 años 201 98 103
De 15 a 19 años 212 110 102
De 20 a 24 años 203 96 107
De 25 a 29 años 195 100 95
De 30 a 34 años 166 88 78
De 35 a 39 años 114 55 59
De 40 a 44 años 132 68 64
De 45 a 49 años 126 75 51
De 50 a 54 años 101 46 55
De 55 a 59 años 71 28 43
De 60 a 64 años 53 24 29
De 65 a 69 años 33 12 21
De 70 a 74 años 24 8 16
De 75 a 79 años 11 5 6
De 80 a 84 años 9 4 5
22
POBLACIÓN DEL BARRIO CASHAPAMBA
GRUPOS DE EDAD TOTAL HOMBRE MUJER
De 85 a 89 años 6 2 4
De 90 a 94 años 2 0 2
De 95 a 99 años 1 1 0
TOTAL 2051 1024 1027
Fuentes: Instituto de Estadísticas y Censos. INEC, 2010.
2.2.2 Educación
En cuanto a educación se refiere, dentro del barrio se cuenta con la presencia del Colegio
Técnico Agropecuario "Cotogchoa", con un aproximado de 950 estudiantes (500 en jornada
matutina y 450 en jornada vespertina) y un total de 40 profesores, la población recibe educación
primaria y secundaria en esta institución educativa ubicada en el sector norte del barrio.
2.2.3 Vivienda y servicios básicos
Del recorrido realizado al barrio y de la información proporcionados por la encuesta
socioeconómica se obtuvo que el 90.25% de las viviendas son de hormigón armado, el 4.17%
es de mampostería parada, el 1.39% son viviendas de adobe y un 4.17% corresponde a
construcciones mixtas, de hormigón armado y mampostería parada.
Energía eléctrica
Referente a la energía eléctrica, el barrio cuenta con amplio servicio, suministrado por la
Empresa Eléctrica Quito con una cobertura del 99.77 %, además del servicio de alumbrado
público. Cuenta con tendido eléctrico de 110 y 220 voltios además un sistema de tensión
monofásico y trifásico.
Telefonía
El sector dispone del servicio de telefonía fija proporcionado por la Corporación Nacional
de Telecomunicaciones, CNT, y móvil, en el 88.40 % de las viviendas.
23
Alcantarillado
El sector en estudio cuenta con servicio de alcantarillado sanitario y combinado, cuya
cobertura representa el 95.82 %, mientras que 4.16 % restante comprenden lotes baldíos del
barrio. La mayoría de las viviendas del sector cuentan con este servicio el mismo que es
proporcionado por la DAPAC-R.
Recolección de desechos sólidos
De acuerdo a la información recopilada el sector dispone del servicio municipal de
recolección de desechos sólidos mediante la inclusión de contenedores o “eco-tachos”
dispuestos en puntos estratégicos dentro del sector cuyo horario de recolección nocturno son
los lunes, miércoles y viernes. Este servicio cubre al 86.54 % de la población. La disposición
final de los desechos se realiza en el mismo botadero a cielo abierto que sirve a la ciudad de
Sangolquí, ubicado en el sector del Inga.
2.2.4 Vialidad y accesos
Cashapamba tiene una vía de acceso principal de primer orden, asfaltada, denominada como
Carretera E35 o avenida General Píntag que bordea al barrio por sus costados norte y este,
además cuenta con una vía de segundo orden, de nombre Antonio Tandazo, asfaltada en su
mayoría que conforme avanza hacia el sur del barrio se convierte en un camino empedrado, en
su costado occidental. El sistema de vías secundarias en el barrio tiene una longitud
aproximada de 3.51 km de vías, las mismas que se encuentran adoquinadas.
Cuenta con transporte público de las Cooperativas:
Marco Polo: ruta Quito- Sangolquí-Cashapamba.
Capelo: ruta Conocoto-Sangolquí-Cashapamba-Capelo.
Calsig S.A: ruta Sangolquí-Cashapamba-Loreto.
24
Los horarios de servicio son de 5 de la mañana a 8 de la noche en turnos cada 15 minutos y
cuyo costo del pasaje varía entre 30 a 55 centavos de dólar dependiendo del recorrido.
2.2.5 Salud
No se dispone de un subcentro de salud en el Barrio Cashapamba al que acudan los
moradores del barrio y de sectores aledaños. Para esto, los pobladores se dirigen al Hospital de
Especialidades de Sangolquí que se encuentra a aproximadamente 2.00 km desde la entrada
del barrio.
2.2.6 Usos de suelo.
De acuerdo a la información proporcionada por el GADMUR, el uso de suelo del barrio
Cashapamba está conformado de la siguiente manera:
Figura N° 9: Mapa de uso de suelo Barrio Cashapamba.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Z1-R: vivienda restringida en la cabecera sur del barrio.
Z2-1: vivienda al suroeste del barrio.
Z3-1: comercio, viviendas y oficinas en la zona central del barrio.
ZU: vivienda, comercio, oficinas, restringidas al noroeste.
ZPL-3: Parque lineales al este y que comprende la quebrada del río Pita.
25
2.2.7 Información geológica del área
De acuerdo al Plan de Desarrollo y Ordenamiento Territorial del Cantón Rumiñahui 2012 -
2025, Rumiñahui se encuentra localizado dentro del Valle Interandino, específicamente
formado al Este por rocas metamórficas paleozoicas del núcleo de la Cordillera Real y al Oeste
por productos del arco primario y rocas cretácicas alóctonas de la Cordillera Occidental.
Por otro lado, en el estudio realizado por el Municipio del Cantón Rumiñahui en su Plan
Estratégico del 2003, se menciona que el cantón se encuentra atravesado por una falla
geológica, la cual empieza en el sector sur del cantón en la Parroquia Cotogchoa, sector El
Manzano dirigiéndose al norte, hasta finalizar en el cauce del Río Pita en la Parroquia de
Sangolquí, sector La Colina.
Además, conlleva secuencias de piroclastos, brechas y aglomerados que subyacen a flujos
de lava del volcán Rumiñahui constituidos por rocas volcánicas – continentales del pleistoceno
de composición andesita- liparítico, se observan tobas cortadas por diques andesíticos. Las
pendientes más bajas del Rumiñahui y las faldas del Pasochoa, están cubiertas por cangagua.
(GAD Provincia de Pichincha , pág. 5). Según este estudio determina la presencia de varios
tipos de suelos, como:
Suelos alofánicos derivados de materiales piroclásticos, de texturas pseudo limosas, con
gran capacidad de retención de agua.
Suelos poco profundos erosionados, con un horizonte argílico bien diferenciado, de
colores pardo obscuro a negro, texturas arcillo arenosas con incremento de arcilla en
profundidad.
Suelos arenosos derivados de materiales piroclásticos poco meteorizados.
Suelos erosionados, presencia de pómez poco alterado desde la superficie, intercalado
con capas de cenizas, gravas y piedras duras (lavas, escorias).
26
Con referencia al sitio del proyecto, éste presenta una geomorfología regular y suave,
característica principal del Valle Interandino y suelos con características limosas; además esta
zona posee un relieve moderadamente plano y con pendientes que varían entre el 4.00 % –
23.00 %, en un rango entre plano-casi plano hasta moderadamente escarpado de acuerdo a la
clasificación de tipos de pendientes del cantón Rumiñahui, como se indica en la siguiente tabla.
Tabla N° 3: Tipo de pendientes del cantón Rumiñahui.
RANGO DESCRIPCIÓN ÁREA PORCENTAJE
Km2 %
0 – 5 % Plano - casi plano 27.90 20.62
5 – 10 % Suave; ligeramente ondulado en micro-
relieve 41.60 30.74
10 – 15 % Suave; ligeramente inclinado 16.00 11.82
15 – 20 % Inclinado, ondulado 13.60 10.05
20 – 25 % Moderadamente escarpado 10.70 7.91
25 – 30 % Escarpado, abrupto 15.61 11.54
30 – 40 % Muy escarpado, muy abrupto 9.90 7.32
Área Cantonal 135.31 100.00
Fuente: PDOT Rumiñahui, 2012.
2.2.8 Clima
Se encuentra a una altura promedio de 2585 m.s.n.m., comprende una zona con un clima
cálido templado, cuya temperatura promedio es de 17.00 °C y precipitación media anual es de
1000 mm, siendo los meses de abril y octubre los de mayor precipitación.
2.3 ENCUESTA SOCIOECONÓMICA
La encuesta socioeconómica se realizó con la finalidad de recopilar información estadística
relevante del sector que permita evaluar las características sociales y económicas de la
población a fin de poder brindar un servicio acorde a sus requerimientos, y con esta información
realizar la proyección de demanda.
27
En las figuras N° 10 y 11 se indica el modelo de encuesta aplicada en el Barrio Cashapamba.
Figura N° 10: Modelo de encuesta socioeconómica lado frontal.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
28
Figura N° 11: Modelo de encuesta socioeconómica lado posterior.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Los aspectos evaluados en la encuesta socioeconómica realizada en junio del 2016 fueron:
29
1. Información básica de la localidad.
Barrio, dirección, manzana, persona entrevistada (jefe de hogar)
2. Vivienda.
Tipo, usos, tenencia, sistema constructivo, número de pisos, servicios.
3. Familia.
Número de personas que habitan la vivienda, población económicamente activa
(PEA), ingresos promedios mensuales.
4. Abastecimiento de agua.
Disponibilidad del servicio, valor aproximado de pago, percepción del usuario
respecto del servicio, usos.
5. Información general.
Consideraciones generales respecto al servicio de agua potable.
2.4 ESTUDIO TOPOGRÁFICO
2.4.1 Definiciones y conceptos básicos
Topografía. Es una disciplina que se encarga del estudio del conjunto de principios y
procedimientos cuyo objetivo es la representación gráfica de la superficie terrestre, indicando
sus formas y detalles tanto naturales como artificiales empleando para esto cálculos
matemáticos, geométricos, y trigonométricos.
Curva de nivel. Se denominan curvas de nivel a aquellas líneas que desarrollan una
trayectoria horizontal sobre el terreno y que en un mapa une todos los puntos que tienen iguales
condiciones de altitud. En un plano las curvas de nivel se dibujan para indicar intervalos de
altura que son equidistantes (diferencia de planos paralelos entre curvas) sobre un plano de
referencia y que permiten representar cualitativa y cuantitativamente los accidentes geográficos
del terreno. Estas curvas sobre el plano se indican como líneas de rasgo fino y de formas suaves,
30
que no se cruzan entre sí, acompañadas del texto que indique su respectiva altitud en base a un
plano de referencia.
Planimetría. Rama de la topografía que estudia los métodos y procedimientos que permiten
conseguir la representación a escala de todos los detalles importantes del terreno sobre una
superficie plana, prescindiendo de su relieve tridimensional y altura; teniendo en cuenta solo
la proyección del terreno sobre un plano horizontal imaginario.
Altimetría. Se encarga del estudio de los métodos y procedimientos para determinar y
representar la altura del terreno; también llamada "cota", de cada uno de los puntos, respecto
de un plano de referencia. A diferencia de la planimetría, con la altimetría se consigue
representar el relieve del terreno, (planos de curvas de nivel, perfiles.). tomando en cuenta las
diferencias de nivel existentes entre los diferentes puntos del terreno.
Perfil de terreno. Es una representación del relieve del terreno que se obtiene cortando
transversalmente las líneas de un mapa de curvas de nivel o mapa topográfico y que permite
apreciar de forma clara las irregularidades que presenta el terreno a lo largo de una alineación.
Generalmente se grafican referidos a dos ejes, altitud (vertical) y longitud (horizontal) donde
la escala de este último es la misma que del mapa, pero la utilización de la escala vertical es
mayor para realzar los elementos del relieve.
Perfil de proyecto. Es la implantación en el plano vertical, del proyecto o una parte de este
adecuadamente posicionado y referenciado, y que permite determinar: pendientes, alturas y
volúmenes de corte y relleno.
Sistema de coordenadas geográficas. Es un sistema que referencia cualquier punto de la
superficie terrestre y que utiliza para ello dos coordenadas angulares, latitud (norte o sur) y
longitud (este u oeste), para determinar los ángulos laterales de la superficie terrestre con
respecto al centro de la Tierra y alineadas con su eje de rotación.
31
Coordenadas U.T.M. El sistema de coordenadas U.T.M. (Universal Transverse Mercator)
es un sistema que está dentro de las llamadas proyecciones cilíndricas, por emplear un cilindro
situado en una determinada posición espacial de coordenadas, está basado también en la
proyección geográfica transversa de Mercator, pero en vez de hacerla tangente al Ecuador, se
la hace tangente a un meridiano.
A diferencia del sistema de coordenadas tradicional, expresadas en longitud y latitud, las
magnitudes en el sistema UTM se expresan en metros únicamente al nivel del mar que es la
base de la proyección del elipsoide de referencia. Así, la Tierra se divide en 60 diferentes zonas
UTM que se expanden 6 grados de longitud y 164 grados de latitud. Cada zona UTM se
expande finalmente desde la latitud 80°S a 84°N, y está centrado exactamente sobre una línea
de longitud, a la que también se llama meridiano central.
Estos trabajos son trascendentales para los estudios y posterior diseño de los sistemas de
agua potable; mediante la nivelación trigonométrica se obtiene las planimetrías de la zona de
estudio con todo sus detalles y la nivelación geométrica para perfiles.
Estos trabajos deberán estar bien identificados, referenciados, estacados, mojonados, en
cada punto del polígono o intersecciones de los puntos, a los mismos que se adjuntarán hojas
de cálculos con distancias horizontales, diferencias de nivel y coordenadas.
No se podrá admitir la nivelación geométrica con otro aparato que no sea de precisión.
Plano topográfico. Se caracteriza por ser una representación generalmente parcial y a
escala del relieve de la superficie terrestre tanto en planimetría como altimetría, este plano
brinda información tridimensional del terreno, pero, representada gráficamente en dos
dimensiones. Los planos topográficos se basan en los datos que se recogen durante los
levantamientos topográficos.
Son implementados para proyectos ingenieriles como los sistemas de agua potable.
32
2.4.2 Levantamiento topográfico
El levantamiento topográfico es la primera fase del estudio técnico y descriptivo de un
terreno. Se trata de examinar la superficie cuidadosamente teniendo en cuenta las
características físicas, geográficas del terreno, pero también las alteraciones existentes en el
terreno y que se deban a la intervención del hombre como: construcción de taludes,
excavaciones, canteras. La obtención de la información para el levantamiento topográfico
comprendió los siguientes aspectos:
Personal:
Topógrafos, cadeneros de la DAPAC-R
Tesistas: Montalvo C. Morillo W.
Instrumentos:
Estación total Trimble 5600 (Ap. ±2 mm + 2 ppm)
Un trípode.
Dos prismas.
Una cinta métrica (Longitud = 50 m; Ap. ± 1mm).
Una brújula.
Un flexómetro (Longitud = 5 m; Ap. ± 1mm).
Un GPS: Navegador de 12 canales. Marca: Garmin GPSMAP64
Actividades ejecutadas en campo
Determinación de un BM, en este caso, mediante el enlazamiento con un punto fijo,
adecuadamente identificado y que no sea de fácil remoción. El BM utilizado se
encuentra ubicado en el edificio central del Municipio de Sangolquí indicado en la
libreta topográfica en el Anexo A.
33
Se marcó un punto sobre el terreno (estación), este punto debe colocarse en el lugar que
más convenga, es decir, donde se pueda visualizar la mayor cantidad de puntos del
levantamiento que se vaya a hacer, en este caso del polígono; este punto debe de
identificarse con un nombre y marcarse ya sea con pintura, clavos, tornillos.
Colocar la estación total sobre el punto que, elegido, nivelar, orientar por medio del
norte y configurar el equipo.
Colocar el prisma y aplomarlo sobre el punto que se desea obtener la información,
procurando que el prisma esté en dirección a la estación total. Continuar de la misma
manera con el resto de puntos.
El operador de la estación total debe avistar el prisma con la visual del equipo, tratando
de visar al centro del prisma, una vez visado se procede a hacer la lectura del punto.
De igual manera se hace la medición de los demás puntos del levantamiento que se
puedan ver desde la estación en la que se está ubicado. Una vez medidos los puntos y
si ya no son visibles los demás puntos, se debe hacer un cambio de estación (mover el
equipo a otro punto).
El número de estaciones a colocar dependerá de la complejidad del levantamiento.
El levantamiento topográfico comprendió los límites del barrio y de terrenos adyacentes de
posible expansión futura, componentes de la red existente como cámaras, tanques, válvulas y
aquellos que sean de relevancia para el presente estudio.
El trazado de la red de distribución se levantó mediante un polígono abierto, con ayuda de
una Estación Total, en el levantamiento topográfico se incluyen todos los puntos principales,
como los PI (puntos pertenecientes a los vértices del polígono), los mismo que se identificaron
adecuadamente.
34
Figura N° 12: Levantamiento topográfico en el Barrio Cashapamba.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
La libreta de campo obtenida en la ejecución del levantamiento topográfico del sistema
existente y del área de influencia a intervenir en el proyecto, al igual que los planos respectivos
constan en el Anexo A.
2.4.3 Elaboración de libretas topográficas.
Una vez realizado el levantamiento topográfico del Barrio Cashapamba, mediante el
recorrido desde la entrada al barrio por la avenida Antonio Tandazo, siguiendo el camino de la
línea de conducción existente hasta el tanque de reserva, tomando los puntos correspondientes
a eje de vía, bordillos e información relevante. Se procedió a la tabulación y desarrollo de las
libretas topográficas correspondientes, información que se adjunta al final en el Anexo A. La
información proporcionada de las libretas topográficas permitió generar las curvas de nivel del
terreno con un intervalo entre éstas de 1,00 m, obteniendo las irregularidades y diferencias de
nivel que presenta el terreno a lo largo de su extensión que son base para determinar el perfil
de trazado de las tuberías y carga hidráulica existente.
2.4.4 Dibujo de planos topográficos del proyecto y del sistema existente
Finalmente, como resultado del levantamiento topográfico, se obtienen los puntos que
permiten dibujar los planos topográficos del terreno y del proyecto, representando a escala la
35
forma del área actual y futura concerniente al barrio, así como la implantación del sistema de
agua del Barrio Cashapamba, planos que se adjuntan en el Anexo A.
Figura N° 13: Triangulación y curvas de nivel Barrio Cashapamba.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
El plano desarrollado debe contener la siguiente información: distancias entre calles, curvas
de nivel cada metro con acotación de las curvas principales cada cinco metros, anchos de vía,
nombres de éstas, cotas en las esquinas de las calles, ubicación de la red existente de agua
potable, longitud de tramos, áreas de aportación, cuadro de áreas, cuadricula de referencia con
coordenadas UTM. Cuadro de información del proyecto, ubicación geográfica con respecto al
cantón. Ubicación e implantación de estructuras especiales. Los elementos tuberías deben
encontrarse debidamente representados con un grosor y color de línea específicos.
2.5 ESTUDIOS DE MECÁNICA DE SUELOS
2.5.1 Definiciones y conceptos básicos
Un aspecto muy importante a tomar en cuenta en el desarrollo de estos proyectos es el de la
Mecánica de Suelos, que es el estudio de las leyes físicas que contribuyen en el estudio y
comportamiento de la acción de las fuerzas sobre la masa de los suelos.
36
El Dr. Karl Terzaghi, fundador y guía de la Mecánica de Suelo Moderna la definió como la
aplicación de las leyes de la Mecánica y la Hidráulica a los problemas de ingeniería que tratan
con sedimentos y otras acumulaciones no consolidadas de partículas sólidas.
Suelo. Capa delgada sobre la corteza terrestre de material que proviene de la desintegración
y/o alteración física y/o química de las rocas y de los residuos de las actividades de los seres
vivos que sobre ella se asientan. (Crespo, 2004)
Dada la variabilidad de las características de los suelos estos no son uniformes y su
comportamiento geodinámico es variable de un punto a otro, de ahí que existen varios tipos.
Estudios de suelos. Conjunto de actividades que permiten determinar las características y
propiedades físicas, mecánicas y químicas de un suelo. Y cuya realización es clave para
determinar si el terreno es apto para llevar a cabo la construcción de una obra civil específica.
2.5.2 Características de los suelos para proyectos de agua potable
Para el diseño de cualquier obra civil, los estudios de mecánica de suelos son parte
fundamental del proyecto a desarrollarse, pues permiten identificar las propiedades cualitativas
del asentamiento de las obras como, la capacidad portante, los límites de Atterberg: líquido,
plástico y de contracción, presencia y altura del nivel freático, PH del suelo, en fin, una gama
de información que resulta sumamente útil dependiendo de la importancia y tipo del proyecto.
Para determinar la estructura y el comportamiento mecánico de los suelos en donde se
ubicarán las diversas obras del proyecto (reservas y otras), se obtuvieron muestras
representativas, así se procedió a realizar estudios en sitios cuyas características representen
las mayores propiedades del terreno, como las siguientes:
Zonas de interés de la red de distribución del Barrio (puntos altos o bajos del perfil del
terreno o lugares que estima podría existir diferentes propiedades del suelo).
Junto al tanque de regulación y almacenamiento Cashapamba I
37
Hay que considerar los siguientes aspectos:
Toma de muestras
Tanque de almacenamiento y estructuras especiales: La toma de muestras en los sitios
donde se encuentran ubicados los tanques de almacenamiento y otro tipo de estructuras
especiales se debe realizar mediante excavaciones a cielo abierto, a través de calicatas o de
preferencia y de ser posible mediante un SPT o ensayo de penetración estándar que permitan
conservar inalteradas las características de las muestras de suelo.
Red: Para el caso de la red de distribución, la toma de muestras se realizará con la
excavación de calicatas a cielo abierto cuyas dimensiones deben permitir el ingreso de una
persona para recolectar la muestra. Dado que las calicatas permiten la inspección directa del
suelo y es considerado como un método de exploración que aporta información confiable y
completa puesto que permite recuperar muestras, además de permitir la evaluación con certeza
de la estratificación del suelo.
Figura N° 14: Calicata en el Barrio Cashapamba.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Estas se realizarán conforme a la extensión del área, la variabilidad de la topografía y del
tipo de suelo, aunque de preferencia en este caso se lo hará en zonas representativas del sector
que cubran los sitios por donde pasa la red. Estas se ubicaron e identificaron adecuadamente
en la planimetría.
38
Límites de Atterberg
Los límites de plasticidad o límites de Atterberg se basan en el concepto de que, un suelo de
grano fino, según su contenido de agua en forma decreciente es susceptible de encontrarse en
cualquiera de los siguientes estados: estado líquido, estado semilíquido, estado plástico, estado
semisólido, estado sólido. Y donde las fronteras existentes entre cada uno de estos estados se
los conoce como límites de plasticidad.
Limite líquido
Es la frontera entre los estados semilíquido y plástico de un suelo. Se define como el
contenido de humedad expresado en porcentaje con respecto al peso seco de la muestra, con el
cual el suelo cambia del estado líquido al plástico. La cohesión de un suelo en el límite líquido
es prácticamente nula. (Crespo, 2004). De conformidad con la Norma ASTM D- 4318.
Limite plástico.
Es la frontera que define el intervalo en el cual un suelo se lo considera como plástico. Se
define como el contenido de humedad, expresado en porcentaje al peso seco de la muestra
secada en horno, para el cual los suelos cohesivos pasan de un estado semisólido a estado
plástico. (Crespo, 2004). De conformidad con la Norma ASTM D- 4318.
Índice de plasticidad.
Se denomina índice de plasticidad a la diferencia numérica entre los límites líquidos y
plástico, e indica el margen de humedades dentro del cual se encuentran en estado plástico tal
como lo definen los ensayos. (Crespo, 2004)
Límite de contracción.
Se define como el porcentaje de humedad con respecto al peso seco de la muestra por debajo
del cual una reducción de agua no origina ya disminución del volumen del suelo.
39
Un suelo se contrae por secado hasta alcanzar el contenido de agua igual al límite de
contracción. La diferencia entre el límite plástico y el límite de contracción se llama Índice de
Contracción I.C. (Crespo, 2004)
Ensayo de granulometría
La granulometría es el estudio de la forma y el tamaño de los fragmentos o de las partículas
que conforman un suelo.
El análisis granulométrico de un suelo consiste en separar y clasificar en forma cuantitativa
la distribución de las partículas que lo componen, según la Norma ASTM D-2216.
Figura N° 15: Curva granulométrica.
Fuente: Métodos de análisis granulométrico, 2012.
Los límites de tamaño de las partículas que constituyen un suelo indican que su propia
clasificación y su procedimiento para determinar su distribución granulométrica; así, para
suelos de partículas gruesas el procedimiento es de tipo mecánico, haciendo énfasis en el
tamizado.
40
Sin embargo, al disminuir el diámetro de las partículas, el análisis por tamizado se hace cada
vez más difícil por lo que se debe recurrir a procedimientos por sedimentación.
Ensayo de compactación
La compactación de los suelos es el proceso artificial por el cual las partículas de suelo son
densificadas a través de medios mecánicos, reduciendo la cantidad de vacíos, con lo cual se
obtiene una mayor compacidad y se mantiene el contenido de humedad relativamente
constante, mejorando radicalmente sus propiedades ingenieriles, como aumentar la resistencia
al corte, reducir asentamientos, disminuir la permeabilidad y reducir el potencial de expansión
o contracción. Este ensayo está regido según la norma ASTM D-1557.
Generalmente las técnicas de compactación que se utilizan en laboratorio son: el ensayo de
compactación Proctor estándar y el ensayo de compactación Proctor modificado, cuya principal
diferencia radica en la energía de compactación usada. En el ensayo estándar se hace caer un
peso de 2.5 kilogramos de una altura de 30 centímetros, compactando la tierra en tres camadas
con 25 golpes y, en el modificado, un peso de cinco kilogramos de una altura de 45 centímetros,
compactando la tierra en cinco camadas con 50 golpes.
Figura N° 16: Curva de compactación Proctor estándar y modificado.
Fuente: CivilGeeks, 2014.
41
2.6 LEVANTAMIENTO DE INFORMACIÓN FÍSICA DE LAS INSTALACIONES
EXISTENTES
De acuerdo a consideraciones de la Agencia de Regulación y Control del Agua, que indica:
Catastro de redes y componente de agua potable: es un proceso sistemático de revisión,
levantamiento en campo, comprobación, depuración, caracterización, sistematización y
generación de información relativa a las redes y componentes que hacen parte de la
infraestructura hidráulica del sistema de agua potable con fines de actualización de planos e
información fundamental para la planeación, la optimización operacional y la gestión técnica
del servicio. (Regulación No. DIR-ARCA-REG-003-2016, 2016, pág. 5)
Para el catastro de las tuberías se realizaron recorridos para identificar cada tramo, su
material, componentes y edad; para esto, se procedió a ubicar los nodos de la red con ayuda de
un plano y en compañía del guarda tanques de la DAPAC-R. Los detalles y actualización de
los planos del catastro se encuentran en el Anexo D.
Este levantamiento físico consistió en realizar:
Determinación de dimensiones y capacidad de los tanques de almacenamiento.
Levantamiento de información de la estación de bombeo.
Castro de las redes de distribución y línea de conducción que abastecen al Barrio
Cashapamba.
Caracterización del material, diámetro, tipo, presión de trabajo de la tubería existente.
Pruebas hidráulicas en diferentes puntos para determinar la presión de trabajo de las
tuberías.
Medición del caudal de ingreso y salida del Tanque Barrio Cashapamba.
Considerando esto, se ha realizado el levantamiento de las estructuras.
42
2.6.1 Tanques de almacenamiento y regulación
Los datos recopilados son: ubicación con respecto a la localidad a servir, dimensiones,
características, estado actual, cota de fondo y de nivel máximo de agua, tuberías, válvulas.
Como se indica en las Tablas N°4 y N°5.
Figura N° 17: Tanque Cashapamba 1.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Figura N° 18: Tanque Barrio Cashapamba.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
43
Tabla N° 4: Ficha de evaluación tanque Cashapamba 1 (TC-1).
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
PROVINCIA: TESISTAS: CARLOS MONTALVO R.
CANTON: WILLIAM MORILLO M.
PARROQUIA: SANGOLQUÍ HOJA No. 1
SECTORES QUE ABASTECE (BARRIOS):
LA COLINA DOLORES VEGA 1
NAVARRA DOLORES VEGA 2
CIUDADELA EJERCITO
NORTE: SUR:
ESTE: OESTE:
NORTE:
ESTE:
TOOL 0.80 X 0.80 m. SIN CORROSIÓN
HORMIGÓN ARMADO
MALLA DE ALAMBRE GALVANIZADO, EN BUENAS CONDICIONES
MALLA DE ALAMBRE GALVANIZADO, EN BUENAS CONDICIONES
SOLO EXTERIOR DE HIERRO
PERMANENTE
NO CUENTA CON UN MEDIDOR DE CAUDAL A LA ENTRADA Y SALIDA DEL TANQUE
CÁMARA DE VÁLVULAS:
PUERTA PEATONAL:
PUERTA VEHICULAR:
ESCALERAS MARINERAS:
TIPO DE GUARDIANIA:
OBSERVACIONES:
TANQUE: EN BUENAS CONDICIONES, SE RECOMIENDA UN REVESTIMIENTO NO TOXICO
SISTEMA DE DESINFECCIÓN: CLORO GAS CL2 (EN CASO DE EMERGENCIAS HIPOCLORITO DE CALCIO)
INFORMACIÓN GENERAL
BOCA DE VISITA:
VOLUMEN REQUERIDO: 336.40 m3 TIEMPO DE LLENADO: 4:58:10 horas
CONDICIONES SANITARIAS
TUBERÍAS: EN BUENAS CONDICIONES
VÁLVULAS DE CONTROL: TIPO COMPUERTA VÁLVULA DE ALTITUD: NO
VOLUMEN MÁXIMO: 800 m3 VOLUMEN DISPONIBLE: 715 m3
TUBERÍA DE SALIDA: 200 mm TIPO DE TUBERÍA: PVC- P U/E, 1.25 MPa
CAUDAL DE INGRESO: 20.04 l/s Y 13 l/s. CAUDAL DE SALIDA: --------------------
RESISTENCIA DEL HORMIGÓN: 210 kg/cm2 EQUIPO UTILIZADO: --------------------
CONDICIONES HIDRÁULICAS
TUBERÍA DE INGRESO: 200 mm TIPO DE TUBERÍA: PVC- P E/C, 1.25 MPa
ESPESOR DE PAREDES: 0.50 m DOBLE PARED ESPESOR DE LOSA: 0.25 m
CIMENTACIÓN: LOSA DE CIMENTACIÓN e= 0.25mNIVEL DE CIMENTACIÓN: -0.80 m N.N.T.
FECHA: 12 de marzo de 2016 HORA DE INICIO: 9:00
CONDICIONES ESTRUCTURALES
TIPO DE CONSTRUCCIÓN: HORMIGÓN ARMADO FORMA: RECTANGULAR
NIVEL MÁXIMO DE OPERACIÓN:2.40 m ALTURA TOTAL: 7.75 m
NIVEL MÍNIMO DE OPERACIÓN:1.20 m COTA TERRENO: 2618.44 m.s.n.m
NOMBRE DEL TANQUE: CASHAPAMBA 1 "TC-1"COORDENADAS:
9962796.87
TIPO DE RESERVA: RECTANGULAR- SUPERFICIAL 787156.65
LÍMITES:--------------------
LÍMITES:--------------------
-------------------- --------------------
PRUEBAS DE ESTANQUEIDAD
FORMULARIO DE EVALUACIÓN
PICHINCHA
RUMIÑAHUI
ÁREAS DE ABASTECIMIENTO: -------------------- TIPO DE ZONIFICACIÓN:
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
PROYECTO DE GRADUACIÓN
REDISEÑO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE DEL BARRIO CASHAPAMBA DESDE EL TANQUE DE RESERVA CASHAPAMBA HASTA
EL TANQUE DE RESERVA DOLORES VEGA, UBICADO EN LA PARROQUIA SANGOLQUÍ, CANTÓN RUMIÑAHUI, PROVINCIA DE
PICHINCHA.
FICHAS DE DATOS Y CARACTERISTICAS
44
Tabla N° 5: Ficha de evaluación tanque Barrio Cashapamba (TB).
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
PROVINCIA: TESISTAS: CARLOS MONTALVO R.
CANTON: WILLIAM MORILLO M.
PARROQUIA: SANGOLQUÍ HOJA No. 1
SECTORES QUE ABASTECE (BARRIOS):
BARRIO CASHAPAMBA
COMUNA CASHAPAMBA
NORTE: SUR:
ESTE: OESTE:
NORTE:
ESTE:
TOOL 0.80 X 0.80 m. CON CORROSIÓN
HORMIGÓN ARMADO
MALLA DE ALAMBRE GALVANIZADO, EN REGULARES CONDICIONES
MALLA DE ALAMBRE GALVANIZADO, EN REGULARES CONDICIONES
NO CUENTA
PERMANENTE
NO CUENTA CON UN MEDIDOR DE CAUDAL A LA ENTRADA Y SALIDA DEL TANQUE
LIGERAS FISURAS
CÁMARA DE VÁLVULAS:
PUERTA PEATONAL:
PUERTA VEHICULAR:
ESCALERAS MARINERAS:
TIPO DE GUARDIANIA:
OBSERVACIONES:
TANQUE: REGULARES, SE RECOMIENDA UN REVESTIMIENTO NO TOXICO
SISTEMA DE DESINFECCIÓN: CLORO GAS CL2 (EN CASO DE EMERGENCIAS HIPOCLORITO DE CALCIO)
INFORMACIÓN GENERAL
BOCA DE VISITA:
VOLUMEN REQUERIDO: 11.30 m3 TIEMPO DE LLENADO: 00:20:10 HORAS
CONDICIONES SANITARIAS
TUBERÍAS: REGULARES, PRESENTA FUGAS
VÁLVULAS DE CONTROL: TIPO COMPUERTA VÁLVULA DE ALTITUD: NO
VOLUMEN MÁXIMO: 10 m3 VOLUMEN DISPONIBLE: 6.50 m3
TUBERÍA DE SALIDA: 110 mm TIPO DE TUBERÍA: PVC- P e/c, 1.25 MPa
CAUDAL DE INGRESO: 8.00 l/s CAUDAL DE SALIDA: --------------------
RESISTENCIA DEL HORMIGÓN: 210 kg/cm2 EQUIPO UTILIZADO: --------------------
CONDICIONES HIDRÁULICAS
TUBERÍA DE INGRESO: 160 mm TIPO DE TUBERÍA: PVC- P E/C, 1.25 MPa
ESPESOR DE PAREDES: 0.20 m ESPESOR DE LOSA: 0.10 m
CIMENTACIÓN: LOSA DE CIMENTACIÓN e= 0.20mNIVEL DE CIMENTACIÓN: -0.50 m N.N.T.
FECHA: 12 de marzo de 2016 HORA DE INICIO: 11:45
CONDICIONES ESTRUCTURALES
TIPO DE CONSTRUCCIÓN: HORMIGÓN ARMADO FORMA: CILÍNDRICO
NIVEL MÁXIMO DE OPERACIÓN:1.70 m ALTURA TOTAL: 2.00 m
NIVEL MÍNIMO DE OPERACIÓN:1.20 m COTA TERRENO: 2618.44 m.s.n.m
NOMBRE DEL TANQUE: BARRIO CASHAPAMBA "TB"COORDENADAS:
9962825.83
TIPO DE RESERVA: CILÍNDRICO- SUPERFICIAL 787178.8
LÍMITES:--------------------
LÍMITES:--------------------
-------------------- --------------------
PRUEBAS DE ESTANQUEIDAD
FORMULARIO DE EVALUACIÓN
PICHINCHA
RUMIÑAHUI
ÁREAS DE ABASTECIMIENTO: -------------------- TIPO DE ZONIFICACIÓN:
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
PROYECTO DE GRADUACIÓN
REDISEÑO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE DEL BARRIO CASHAPAMBA DESDE EL TANQUE DE RESERVA CASHAPAMBA HASTA
EL TANQUE DE RESERVA DOLORES VEGA, UBICADO EN LA PARROQUIA SANGOLQUÍ, CANTÓN RUMIÑAHUI, PROVINCIA DE
PICHINCHA.
FICHAS DE DATOS Y CARACTERISTICAS
45
2.6.2 Aforo de tanques de reserva
Al ser el caudal uno de los parámetros más relevantes en el diseño de una red de distribución
es de vital importancia determinar las variaciones volumétricas que sufren los tanques de
reserva el transcurso del día mientras la demanda cambia con el pasar de las horas, por lo que
se realizaron los correspondientes aforos en los tanques de almacenamiento con los que cuenta
el sistema en diferentes momentos del día.
Estas fluctuaciones se producen debido a que el consumo es diferente en el transcurso del
día, se presenta por horarios, por lo que se debe verificar en el sitio la altura de carga de agua,
puesto que compete a este proyecto determinar los caudales máximos con el fin primordial de
asegurar la suficiente cantidad y continuidad del líquido a los moradores del sector.
Para el aforo de estos tanques se ha optado por realizar un aforo volumétrico que consiste
en conocer la magnitud de un volumen de control, que debe guardar proporción con el caudal
de agua que se mida a fin de que el tiempo cronometrado entre el inicio y el fin del llenado sea
suficientemente representativo. Para esto, se recomienda tomar varias medidas y promediarlas.
Se puede desarrollar tablas de valores, de acuerdo a las dimensiones del recipiente o tanque
en este caso, para el llenado total o el registro de alturas determinadas de sobre– elevación del
agua. En función del tiempo del tiempo establecido (una hora), la tabla de valores informa
sobre el caudal aforado.
Este método permite:
El aforo en tanques rompe – presión o de reserva,
El aforo de equipos de bombeo en relación con tanques de reserva.
Para la obtención de la información del aforo de los tanques de reserva, éste comprendió los
siguientes aspectos:
46
Personal:
Guardatanques de la DAPAC-R.
Tesistas: Montalvo C. Morillo W.
Equipos:
Cinta métrica (Longitud = 30 m) (Ap. ± 1mm).
Regla limnimétrica (Longitud = 5 m) (Ap. ± 1cm).
Cronómetro (Ap. ± 1s).
Procedimiento
La medición del caudal se realizó de forma manual mediante el uso de una regla
limnimétrica. El procedimiento a seguir es medir con la ayuda de la regleta limnimétrica la
altura de los niveles a los que se encuentra el tanque, este valor servirá como referencia para
las próximas mediciones. A continuación, y durante un período de 24 horas en lapsos de una
hora se tomarán las mediciones de los niveles del tanque. Se debe tener un especial cuidado en
el momento de la toma de muestra y la medición del tiempo con la finalidad de obtener
mediciones precisas.
Previo a esto y para determinar el volumen de agua del tanque se deben tomar las
dimensiones internas de este, con lo que le volumen se calcularía como: V = a*b*h
Este método tiene la ventaja de ser el más sencillo y confiable, siempre y cuando el lugar
donde se realice el aforo garantice que no existe obstáculo que interfiera en la medición de la
altura del agua. Entre sus desventajas se cuenta que la mayoría de veces es necesario que las
dimensiones del contenedor sean constates en sus lados para facilidad de la determinación del
volumen.
47
Tabla N° 6: Aforo tanque Barrio Cashapamba TB.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
PROVINCIA: TESISTAS: CARLOS MONTALVO R.
CANTON: WILLIAM MORILLO M.
PARROQUIA: SANGOLQUÍ HOJA No. 1
NORTE: SUR:
ESTE: OESTE:
NORTE:
ESTE:
ALTURA DE TANQUE: 2
HORA ALTURA DE AFOROALTURA DE
NIVELHORA
ALTURA DE
AFORO
13:00 0.87 1.13 1:00 0.46
14:00 0.83 1.17 2:00 0.46
15:00 0.85 1.15 3:00 0.46
16:00 0.84 1.16 4:00 0.46
17:00 0.78 1.22 5:00 0.52
18:00 0.74 1.26 6:00 0.80
19:00 0.67 1.33 7:00 0.81
20:00 0.68 1.32 8:00 0.82
21:00 0.63 1.37 9:00 0.92
22:00 0.58 1.42 10:00 0.86
23:00 0.51 1.49 11:00 0.83
0:00 0.47 1.53 12:00 0.78
12:59 0.76
GRAFÍCO DE AFORO
1.24
1.17
1.22
1.18
1.08
1.48
1.20
1.19
1.54
1.54
ALTURA DE
NIVEL
1.54
1.14
1.54
FECHA: 12 de marzo de 2016 HORA DE INICIO: 11:45
TOMA DE DATOS
NIVEL MÁXIMO DE OPERACIÓN: 1.70 m ALTURA TOTAL: 2.00 m
NIVEL MÍNIMO DE OPERACIÓN: 1.20 m COTA TERRENO: 2618.44 m.s.n.m
NOMBRE DEL TANQUE: BARRIO CASHAPAMBA "TB"COORDENADAS:
9962825.83
TIPO DE RESERVA: CILÍNDRICO- SUPERFICIAL 787178.8
LÍMITES:--------------------
LÍMITES:--------------------
-------------------- --------------------
PRUEBAS DE ESTANQUEIDAD
FORMULARIO DE EVALUACIÓN
PICHINCHA
RUMIÑAHUI
ÁREAS DE ABASTECIMIENTO: -------------------- TIPO DE ZONIFICACIÓN:
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
PROYECTO DE GRADUACIÓN
REDISEÑO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE DEL BARRIO CASHAPAMBA DESDE EL TANQUE DE RESERVA CASHAPAMBA HASTA EL
TANQUE DE RESERVA DOLORES VEGA, UBICADO EN LA PARROQUIA SANGOLQUÍ, CANTÓN RUMIÑAHUI, PROVINCIA DE
PICHINCHA.
FICHAS DE DATOS Y CARACTERISTICAS
48
Tabla N° 7: Aforo tanque Barrio Cashapamba TB.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
PROVINCIA: TESISTAS: CARLOS MONTALVO R.
CANTON: WILLIAM MORILLO M.
PARROQUIA: SANGOLQUÍ HOJA No. 1
NORTE: SUR:
ESTE: OESTE:
NORTE:
ESTE:
ALTURA DE TANQUE: 4.7
HORA ALTURA DE AFOROALTURA DE
NIVELHORA
ALTURA DE
AFORO
13:00 2.70 2.00 1:00 2.45
14:00 2.77 1.93 2:00 2.35
15:00 2.79 1.91 3:00 2.27
16:00 2.73 1.97 4:00 2.18
17:00 2.75 1.95 5:00 2.16
18:00 2.72 1.99 6:00 2.20
19:00 2.70 2.00 7:00 2.27
20:00 2.69 2.01 8:00 2.38
21:00 2.68 2.02 9:00 2.50
22:00 2.68 2.02 10:00 2.60
23:00 2.61 2.09 11:00 2.68
0:00 2.54 2.16 12:00 2.74
12:59 2.79
GRAFÍCO DE AFORO
1.96
1.91
2.20
2.10
2.02
2.50
2.43
2.32
2.43
2.52
2.54
ALTURA DE
NIVEL
2.25
2.35
FECHA: 12 de marzo de 2016 HORA DE INICIO: 13:00
TOMA DE DATOS
NIVEL MÁXIMO DE OPERACIÓN: 2.40 m ALTURA TOTAL: 7.75 m
NIVEL MÍNIMO DE OPERACIÓN: 1.20 m COTA TERRENO: 2618.44 m.s.n.m
NOMBRE DEL TANQUE: CASHAPAMBA 1 "TC-1"COORDENADAS:
9962796.87
TIPO DE RESERVA: RECTANGULAR- SUPERFICIAL 787156.65
LÍMITES:--------------------
LÍMITES:--------------------
-------------------- --------------------
PRUEBAS DE ESTANQUEIDAD
FORMULARIO DE EVALUACIÓN
PICHINCHA
RUMIÑAHUI
ÁREAS DE ABASTECIMIENTO: -------------------- TIPO DE ZONIFICACIÓN:
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
PROYECTO DE GRADUACIÓN
REDISEÑO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE DEL BARRIO CASHAPAMBA DESDE EL TANQUE DE RESERVA CASHAPAMBA HASTA EL
TANQUE DE RESERVA DOLORES VEGA, UBICADO EN LA PARROQUIA SANGOLQUÍ, CANTÓN RUMIÑAHUI, PROVINCIA DE
PICHINCHA.
FICHAS DE DATOS Y CARACTERISTICAS
49
2.6.3 Estaciones de bombeo
La información obtenida es: ubicación respecto a la localidad o zona a servir. Toma de datos
de instalaciones existentes: número y características de bombas, dimensiones y cotas de los
tanques de succión y de la casa de bombas, detalles de tuberías accesorios y válvulas.
Descripción y características del sistema electromotriz. Como se indica en la siguiente tabla.
Tabla N° 8: Ficha de evaluación estación de bombeo Cashapamba.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
2.6.4 Catastro de redes
El catastro de redes consiste en la toma de informaciones en campo y procesamiento de la
información con el objetivo de facilitar en el futuro la Operación, Mantenimiento de la red e
implementación de estructura física.
PROVINCIA: TESISTAS: CARLOS MONTALVO R.
CANTON: WILLIAM MORILLO M.
PARROQUIA: SANGOLQUÍ HOJA No. 1
NORTE: SUR:
ESTE: OESTE:
NORTE:
ESTE:
ESTRUCTURA METÁLICA, PAREDES DE BLOQUE
TOOL, EN REGULARES CONDICIONES
MALLA DE ALAMBRE GALVANIZADO, EN REGULARES CONDICIONES
SI CUENTA
PERMANENTE
NINGUNA
TUBERÍA DE SUCCIÓN: 150.00 m COTA DE DESCARGA: 2620.50 m.s.n.m
CAUDAL DE SUCCIÓN: 13.00 l/s EFICIENCIA: > 60.00 %
NIVEL ESTÁTICO: 50.00 m
TUBERÍA DE IMPULSIÓN: 250.00 m NIEVL DINAMICO: 80.00 m
INFORMACIÓN GENERAL
PROFUNDIDAD DE POZO: 120.00 m RECUBRIMIENTO DEL POZO: TUBERÍA DE ACERO
ALTURA DE SUCCIÓN: 84.00 m
OBSERVACIONES:
MACROMEDIDOR:
TIPO DE GUARDIANIA:
ESTACIÓN DE BOMBEO:
PUERTA VEHICULAR:
PUERTA PEATONAL:
OBSERVACIONES GENERALES
FECHA: 12 de marzo de 2016 HORA DE INICIO: 9:00
CONDICIONES ESTACIÓN DE BOMBEO
SITEMA ELECTRICO: TRIFASICO POTENCIA DE BOMBA: 25.00 HP
HORAS DE BOMBEO 24:00 HORAS COTA ESTACIÓN: 2618.44 m.s.n.m
NOMBRE DE LA ESTACIÓN ESTACIÓN CASHAPAMBACOORDENADAS:
9962796.87
TIPO DE BOMBA: SUMERGIBLE 787156.65
LÍMITES:--------------------
LÍMITES:--------------------
-------------------- --------------------
PRUEBAS DE ESTANQUEIDAD
FORMULARIO DE EVALUACIÓN
PICHINCHA
RUMIÑAHUI
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
PROYECTO DE GRADUACIÓN
REDISEÑO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE DEL BARRIO CASHAPAMBA DESDE EL TANQUE DE RESERVA CASHAPAMBA HASTA
EL TANQUE DE RESERVA DOLORES VEGA, UBICADO EN LA PARROQUIA SANGOLQUÍ, CANTÓN RUMIÑAHUI, PROVINCIA DE
PICHINCHA.
FICHAS DE DATOS Y CARACTERISTICAS
50
El sistema de información sobre las redes de agua potable se hará en base a un archivo de
croquis catastrales existentes proporcionados por la DAPAC-R, en el que constan el detalle de
las redes, indicando sus características y ubicación exacta. La elaboración del croquis deberá
posibilitar la representación de las redes y accesorios contenida en cualquier área, se una vía
pública, una cuadra.
Personal:
Guardatanques de la DAPAC-R
Tesistas: Montalvo C. Morillo W.
Instrumentos:
Flexómetro 5 m (Ap. ± 1 mm).
Cinta métrica 30 m (Ap. ± 1 mm).
Plano del sector.
Procedimiento
Este levantamiento debe ser efectuado con informaciones recolectadas del mismo personal
con más tiempo de la empresa. Esta información entra en el sistema como verdadera hasta ser
confirmada. Se procederá con la identificación de los puntos fijos y auxiliares, sean estos postes
o estructuras existentes inamovibles en el paso del tiempo. Se continúa con el trazado de las
vías públicas y su respectiva denominación. Alineación de las edificaciones. Registro de los
accidentes geográficos y topográficos. Verificación del trazado, diámetro y material de tuberías
en los puntos donde sea posible su verificación. Longitud y profundidad de las tuberías;
Ubicación, tipo, diámetro y material de los accesorios de la tubería; Distancias de las
referencias (entre los puntos fijos y los accesorios de la tubería). Con la información recopilada
se procede a la actualización del catastro existente.
51
Línea de conducción.
La red Tanque Dolores Verga es una línea de transmisión que abastece al tanque Dolores
Vega desde el Tanque Cashapamba 1. Las tuberías que conforman esta red son de PVC espiga
campana E/C de 1.25 MPa. con un diámetro de 200 mm.
Tabla N° 9: Diámetros de tuberías y longitudes existentes en la red Tanque Dolores Vega.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Red de distribución
El sistema de agua potable del barrio Cashapamba está conformada por tres redes que
abastecen a diferentes sectores del barrio. Las tuberías son de diámetros de 40, 50, 90, 160, 200
mm de PVC, unión espiga campana E/C de 1.25 MPa. Los datos recopilados son: ubicación,
diámetros, características, estado actual. Como se indica en las tablas N° 10, N° 11 y N° 12.
PROVINCIA: TESISTAS: CARLOS MONTALVO R.
CANTON: WILLIAM MORILLO M.
PARROQUIA: SANGOLQUÍ HOJA No. 1
INICIAL FINAL Ø 200 mm Ø 160 mm Ø 90 mm Ø 50 mm Ø 40 mm
TBC P S/N 48.00 -- -- -- --
PJE S/N PASCUAL A. 507.00 -- -- -- --
PASCUAL A PJE MIRANDA 405.50 -- -- -- --
PJE MIRANDA E35 407.00 -- -- -- --
ANTONIO T CALLE ANTONIO 192.00 -- -- -- --
E35 TDV 132.58 -- -- -- --
-- -- -- -- --
TOTAL 1692.08 0.00 0.00 0.00 0.00
ANTONIO TANDAZO
CARRETERA E35
CALLE ANTONIO
CALLENUDOS LONGITUD TUBERÍAS PVC E/C 1.25 MPa. (m).
ANTONIO TANDAZO
ANTONIO TANDAZO
ANTONIO TANDAZO
DE LAS TUBERÍAS DE LAS REDES DE DISTRIBUCIÓN
FORMULARIO DE EVALUACIÓN
PICHINCHA
RUMIÑAHUI
INFORMACIÓN GENERAL
RED TANQUE DOLORES VEGA
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
PROYECTO DE GRADUACIÓN
REDISEÑO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE DEL BARRIO CASHAPAMBA DESDE EL TANQUE DE RESERVA CASHAPAMBA HASTA EL
TANQUE DE RESERVA DOLORES VEGA, UBICADO EN LA PARROQUIA SANGOLQUÍ, CANTÓN RUMIÑAHUI, PROVINCIA DE PICHINCHA.
FICHAS DE DATOS Y CARACTERISTICAS
52
Tabla N° 10: Diámetros de tuberías y longitudes existentes en la red de Barrio Cashapamba.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
PROVINCIA: TESISTAS: CARLOS MONTALVO R.
CANTON: WILLIAM MORILLO M.
PARROQUIA: SANGOLQUÍ HOJA No. 1
INICIAL FINAL Ø 200 mm Ø 160 mm Ø 90 mm Ø 50 mm Ø 40 mm
TBC P S/N 48.00 -- -- -- --
PJE S/N PASCUAL A. -- 507.10 -- -- --
PASCUAL A PJE MIRANDA -- -- 405.50 -- --
PJE MIRANDA E35 -- -- -- 407.00 --
ANTONIO T FIN DE VÍA -- -- -- 414.30 --
ANTONIO T FIN DE VÍA -- -- -- 367.70 --
ANTONIO T IGNACIO RE. -- -- -- 166.50 --
ANTONIO T IGNACIO RE. -- -- -- 162.00 --
ANTONIO T IGNACIO RE. -- -- -- -- 163.80
ANTONIO T FIN DE VÍA -- -- -- 451.87 --
ANTONIO T FIN DE VÍA -- -- -- 133.35 --
PASCUAL A REINALDO F -- -- -- 547.90 --
IGNACIO R FIN DE VÍA -- -- -- -- 135.64
IGNACIO R FIN DE VÍA -- -- -- -- 137.85
IGNACIO R FIN DE VÍA -- -- -- -- 123.95
E35 FIN DE VÍA -- -- -- -- 81.35
E35 FIN DE VÍA -- -- -- 139.70 --
IGNACIO R FIN DE VÍA -- -- -- -- 150.70
IGNACIO R FIN DE VÍA -- -- -- -- 123.60
FRANCISCO Q FIN DE VÍA -- -- -- -- 48.60
FRANCISCO Q FIN DE VÍA -- -- -- -- 54.60
FRANCISCO Q FIN DE VÍA -- -- -- -- 32.10
FRANCISCO Q FIN DE VÍA -- -- -- -- 37.80
FRANCISCO Q FIN DE VÍA -- -- -- -- 56.35
REINALDO F FIN DE VÍA -- -- -- -- 153.60
E35 FIN DE VÍA -- -- -- -- 98.80
E35 FIN DE VÍA -- -- -- -- 40.30
REINALDO F PJE S/N -- -- -- 310.45 --
E35 PJE S/N -- -- -- -- 105.20
TOTAL 48.00 507.10 405.50 3100.77 1544.24
DE LAS TUBERÍAS DE LAS REDES DE DISTRIBUCIÓN
FORMULARIO DE EVALUACIÓN
PICHINCHA
RUMIÑAHUI
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FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
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REDISEÑO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE DEL BARRIO CASHAPAMBA DESDE EL TANQUE DE RESERVA CASHAPAMBA HASTA EL
TANQUE DE RESERVA DOLORES VEGA, UBICADO EN LA PARROQUIA SANGOLQUÍ, CANTÓN RUMIÑAHUI, PROVINCIA DE PICHINCHA.
FICHAS DE DATOS Y CARACTERISTICAS
INFORMACIÓN GENERAL
NUDOS LONGITUD TUBERÍAS PVC E/C 1.25 MPa. (m).
PASAJE No 2
PASAJE No 3
PASAJE No 1
PASAJE ANDRES TAXI
PASAJE LORENA LEON
PASAJE SAN CARLOS
CASPICARA
FERNANDO CHUMUG
PASAJE JARAMILLO
IGNACIO REGALADO
MARIANO GUAMAN
REINALDO FLOR
FRANCISCO QUINABANDA
PASAJE SIN NOMBRE
ANTONIO TANDAZO
ANTONIO TANDAZO
ANTONIO TANDAZO
PASAJE MIRANDA
PASAJE SIN NOMBRE
MANUEL LEÓN
PASAJE No 4
PASAJE No 5
LORENZO AVEMANAY
ANTONIO TANDAZO
PASCUAL ATI
RED BARRIO CASHAPAMBA
PASAJE SIN NOMBRE
PASAJE SIN NOMBRE
PASAJE SIN NOMBRE
CARRETERA E35
CALLE
53
Tabla N° 11: Diámetros de tuberías y longitudes existente en la red Conjunto Cashapamba.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Tabla N° 12: Diámetros de tuberías y longitudes existente en la red Urbanización
Cashapamba.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
PROVINCIA: TESISTAS: CARLOS MONTALVO R.
CANTON: WILLIAM MORILLO M.
PARROQUIA: SANGOLQUÍ HOJA No. 1
INICIAL FINAL Ø 200 mm Ø 160 mm Ø 90 mm Ø 50 mm Ø 40 mm
TBC P S/N 48.00 -- -- -- --
PJE S/N CEMENTERIO -- 372.90 -- -- --
CEMENTERIO PASCUAL A. -- -- 125.50 -- --
ANTONIO T ENTRADA C. -- -- 50.00 -- --
-- -- -- -- --
TOTAL 48.00 372.90 175.50 0.00 0.00
FICHAS DE DATOS Y CARACTERISTICAS
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FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
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PROYECTO DE GRADUACIÓN
REDISEÑO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE DEL BARRIO CASHAPAMBA DESDE EL TANQUE DE RESERVA CASHAPAMBA HASTA EL
TANQUE DE RESERVA DOLORES VEGA, UBICADO EN LA PARROQUIA SANGOLQUÍ, CANTÓN RUMIÑAHUI, PROVINCIA DE PICHINCHA.
ANTONIO TANDAZO
DE LAS TUBERÍAS DE LAS REDES DE DISTRIBUCIÓN
FORMULARIO DE EVALUACIÓN
PICHINCHA
RUMIÑAHUI
INFORMACIÓN GENERAL
RED TANQUE DOLORES VEGA
CALLENUDOS LONGITUD TUBERÍAS PVC E/C 1.25 MPa. (m).
ANTONIO TANDAZO
ANTONIO TANDAZO
PASCUAL ATI
PROVINCIA: TESISTAS: CARLOS MONTALVO R.
CANTON: WILLIAM MORILLO M.
PARROQUIA: SANGOLQUÍ HOJA No. 1
INICIAL FINAL Ø 200 mm Ø 160 mm Ø 110 mm Ø 90 mm Ø 50 mm
TBC P S/N 48.00 -- -- -- --
PJE S/N PASCUAL A -- 505.75 -- -- --
PASCUAL A PJE MIRANDA -- -- -- 403.60 --
PJE MIRANDA REINALDO F -- -- 54.00 -- --
ANTONIO A E35 -- -- 215.78 -- --
REINALDO F PUMA VIVAR -- -- -- -- 54.90
ANTONIO A ASCENCIO M -- -- -- -- 116.50
REINALDO F FIN DE VÍA -- -- -- -- 133.60
TOTAL 48.00 505.75 269.78 403.60 305.00
ASCENCIO MANTILLA
ANTONIO TANDAZO
REINALDO FLOR
ANTONIO TANDAZO
PUMA VIVIR
CALLENUDOS LONGITUD TUBERÍAS PVC E/C 1.25 MPa. (m).
ANTONIO TANDAZO
ANTONIO TANDAZO
ANTONIO TANDAZO
DE LAS TUBERÍAS DE LAS REDES DE DISTRIBUCIÓN
FORMULARIO DE EVALUACIÓN
PICHINCHA
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INFORMACIÓN GENERAL
RED TANQUE DOLORES VEGA
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FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
PROYECTO DE GRADUACIÓN
REDISEÑO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE DEL BARRIO CASHAPAMBA DESDE EL TANQUE DE RESERVA CASHAPAMBA HASTA EL
TANQUE DE RESERVA DOLORES VEGA, UBICADO EN LA PARROQUIA SANGOLQUÍ, CANTÓN RUMIÑAHUI, PROVINCIA DE PICHINCHA.
FICHAS DE DATOS Y CARACTERISTICAS
54
2.6.5 Estudios manométricos
Consistió en determinar las presiones dinámicas representadas mediante curvas de presión,
que permite tener una visión clara de la altura piezométrica del sistema, indicando hasta donde
puede subir el fluido. Para la elaboración de estos trabajos, fue necesario obtener las presiones
de trabajo del proyecto y cotejarlas con las presiones de trabajo del sistema, análogamente
como se indica:
Figura N° 19: Presiones manométricas y del sistema.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Por analogía, relacionando los valores que se observan en la figura, las líneas rojas
representan las curvas de presión del sistema medidas en campo y que generalmente tienen
valores más bajos que las curvas de presión proyectada realizadas por cálculos o simuladas,
representadas por las líneas azules; se puede entonces afirmar que en los tramos de línea a línea
existen pérdidas debido a estas variaciones, por lo tanto, las presiones del sistema no alcanzan
las alturas proyectadas en los cálculos realizados. Para el cálculo hidráulico de las redes de
distribución, se consideran los caudales máximos diarios al final de período de diseño y se
comprueba presiones para el caudal máximo horario al final del período.
55
En el análisis de la oferta y la demanda se establecerán las variaciones de caudales, que se
irán incrementando de acuerdo a la demanda, por ningún motivo se repartirán caudales
superiores a lo establecidos. Este criterio deberá mantenerse durante toda la proyección del
proyecto, sumado a esto, las condiciones de mantener presiones dinámicas en las redes de
distribución, no mayores a 50.00 metros de columna de agua ni menores a 10.00 metros de
columna de agua en los puntos y condiciones más desfavorables de la red, de acuerdo a la
Normativa CPE INEN 5 Parte 9.1:1992 pág. 177.
Para la obtención de la información del estudio manométrico, éste comprendió los siguientes
aspectos:
Personal:
Guardatanques de la DAPAC-R
Tesistas: Montalvo C. Morillo W.
Instrumentos:
Manómetro SKON (Ap. ± 5 psi).
Sistemas de toma de presiones.
Procedimiento
La medición de presiones se hizo de forma manual a partir del sistema de toma de presiones,
este artefacto tiene el principio de un tubo Pitot. La mayoría de los dispositivos que permiten
medir la presión directamente miden en realidad la diferencia entre la presión absoluta y la
presión atmosférica. El resultado obtenido se conoce como presión manométrica.
Presión absoluta = presión manométrica + presión atmosférica
Los manómetros son los instrumentos utilizados para medir la presión de fluidos.
El procedimiento a seguir consiste en establecer puntos estratégicos para la toma de
presiones en los diferentes sectores de distribución establecidos, estos pueden ser en los puntos
56
más altos y más bajos del Barrio. Una vez definido el lugar a medir, sea este un grifo a la
entrada a una casa o en conexión directa con el medidor de agua en caso de poder hacerla, se
conecta el sistema de toma de presiones, que es conjunto de tuberías conectadas a un
manómetro y con dos válvulas de media vuelta, que permiten el paso del agua y la salida de
aire. Se abre la llave de paso y dejar escapar el aire de la tubería con la finalidad de encerarla
y obtener correctos resultados. Cerrar la llave y esperar que la lectura del manómetro se
estabilice. Registrar los valores de las presiones en los puntos definidos en la hoja de registro
indicando la hora y lugar donde fueron las mediciones.
Los resultados de los estudios manométricos se encuentran en el Anexo C.3, y son
analizados en el Capítulo IV.
2.7 ESTUDIOS DE CALIDAD DE AGUA
El análisis de calidad del agua cruda tiene su importancia dentro de los sistemas de agua
potable pues, permite definir el tipo de plantas de tratamiento a utilizar para clarificación de
las aguas, este análisis está basado en los reportes de las características físicas químicas y
bacteriológicas, y cuyos resultados serán analizados en el siguiente capítulo.
2.7.1 Análisis de calidad del agua de la fuente de abastecimiento
Dado que el agua en la naturaleza no se encuentra libre de impurezas, sustancias tóxicas,
microrganismos, a pesar de verse totalmente cristalina, la calidad del agua desde las vertientes
es de suma importancia para el desarrollo del proyecto, puesto que puede verse involucrado un
alto presupuesto en desafección y potabilización del recurso.
El agua para consumo humano debe cumplir con un conjunto de características físicas,
químicas y biológicas que la hacen apropiada para un uso determinado y de esta manera
confiable para el mismo. Para que este recurso sea apto para el consumo humano, debe cumplir
rigurosamente con la norma NTE INEN 1108:2014 que indica los requisitos para el agua
57
potable de los sistemas de abastecimiento públicos y privados a través de redes de distribución
y tanqueros.
Entre estos, se establecen los siguientes requisitos:
Tabla N° 13: Requisitos específicos.
PARÁMETRO UNIDAD LIMITE MÁXIMO
PERMISIBLE
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
Color Unidades de color
aparente (Pt-Co) 15.00
turbiedad NTU 5.00
olor ----------- no objetable
sabor ----------- no objetable
INORGÁNICOS
Antimonio, Sb mg/l 0.02
Arsénico, As mg/l 0.01
Barrio, Ba mg/l 0.70
Boro, B mg/l 2.40
Cadmio, Cd mg/l 0.00
Cianuros, CN mg/l 0.07
Cloro libre residual* mg/l 0.30 a 1.50
Cobre, Cu mg/l 2.00
Cromo, Cr (cromo
total) mg/l 0.05
Fluoruros mg/l 1.50
Mercurio, Hg mg/l 0.01
Níquel, Ni mg/l 0.07
Nitratos, NO3 mg/l 50.00
Nitritos, NO2 mg/l 3.00
Plomo, Pb mg/l 0.01
Radiación total α* Bg/l 0.50
Radiación total β** Bg/l 1.00
Selenio, Se mg/l 0.04
Es el rango en el que debe estar el cloro residual luego de un tiempo mínimo
de contacto de 30 minutos. * Corresponden a la radiación emitida por los siguientes radionucleídos. 210Po, 224Ra, 226Ra, 232Th, 234U, 238U, 239Pu. ** Corresponden a la radiación emitida por los siguientes radionucleídos. 60Co, 68Sr, 96Sr, 129I, 131I, 134Cs, 210Pb, 228Ra.
Fuentes: NTE INEN 1108:2014.
58
Tabla N° 14: Plaguicidas.
PARÁMETRO UNIDAD LÍMITE MÁXIMO
PERMISIBLE
Atrazina y sus metabolitos
cloro-s-triazína mg/l 0.10
Isoproturón mg/l 0.009
Lindano mg/l 0.002
Pendimetalina mg/l 0.02
Pentaclorofenol mg/l 0.009
Dicloroprop mg/l 0.10
Alacloro mg/l 0.02
Aldicarb mg/l 0.01
Aldrin y Dieldrín mg/l 0.00003
Carbofurán mg/l 0.007
Cloropirifós mg/l 0.03
DDT y metabolitos mg/l 0.001
1,2-Dibromo-3-cloropropano mg/l 0.001
1,3-DicloroprAbiertoo mg/l 0.002
Dimetoato mg/l 0.006
Endrín mg/l 0.0006
Terbutilazina mg/l 0.007
Clordano mg/l 0.0002
Hidroxiatrazina mg/l 0.20
Fuentes: NTE INEN 1108:2014.
2.8 ESTUDIO DE MERCADO Y PRESUPUESTO
Consiste en realizar una recopilación de costos de materiales, equipos y mano de obra del
sector, de tal forma de poder obtener un presupuesto que indique la realidad económica y
vialidad del proyecto a realizarse, los parámetros a considerarse serán:
Mano de obra disponible en la localidad y zonas aledañas.
Salarios de capataces, obreros especializados y peones
Material de construcción disponible: arena ripio, piedra, cemento, hierro, ladrillo.
Facilidades para trabajos eléctricos y mecánicos, fundiciones, herrerías, carpinterías,
entre otras.
59
CAPITULO III
TRABAJOS DE GABINETE
3.1 INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
3.1.1 Introducción
Es la actividad de análisis e interpretación de la información recopilada o registrada
mediante el trabajo de campo. El trabajo de gabinete es el que se realiza después de la etapa
primaria de cualquier investigación, que consiste en obtener datos y documentos.
Terminados los trabajos de recolección de los datos de campo se procede con el
procesamiento de los mismos. Esta etapa comprende tareas principales como:
Clasificación de los datos mediante tabulación.
Análisis, elaboración e interpretación de los datos.
3.1.2 Encuesta socioeconómica
Según datos obtenidos del Censo realizado en 2010 por el Instituto Ecuatoriano de
Estadísticas y Censos (INEC), se determinó que existen alrededor de 2051 habitantes en el
barrio Cashapamba, de los cuales 1025 son hombres y 1026 son mujeres.
Con los datos de la encuesta socioeconómica, (Anexo B), se procedió a su análisis. A
continuación, se presentan los resultados obtenidos en las encuestas:
Vivienda: Respecto a la propiedad de las viviendas, se obtuvo que el 69.37% de las casas
son propias y el 30.63% de ocupación es arrendada. Se debe tomar en cuenta además la
existencia de varios predios que se encuentran en abandono o deshabitados y que corresponden
a un aproximado del 6.10% del total de predios existentes en el barrio.
60
Figura N° 20: Propiedad de la vivienda; Encuesta Socioeconómica Cashapamba 2016.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Con respecto al sistema constructivo de las viviendas, un 90.26 % son de hormigón armado,
el 4.18 % son de mampostería parada (sin elementos estructurales de hormigón armado), 1.39
% son de adobe y el 4.18 % restante son de un sistema constructivo mixto.
Figura N° 21: Sistema constructivo de la vivienda; Encuesta Socioeconómica
Cashapamba 2016.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Otro punto importante a determinar fue el número de personas que habitan por vivienda,
donde quedó enmarcado que predominan las familias compuestas solo por dos individuos,
generalmente personas de la tercera edad, con un total del 35.27 %; el siguiente grupo fue de
69.37%
30.63%
a. Propia b. Arrendada
90.26%
4.18%1.39%4.18%
a. Hormigón Armado b. Mampostería c. Adobe d. Mixta
61
las familias de tres integrantes con un 23.90 %. Una mención particular requiere indicar que
existe un 4.64 % de familias de ocho o más integrantes, que generalmente son de bajos recursos.
Figura N° 22: Número de personas que habitan por vivienda; Encuesta Socioeconómica
Cashapamba 2016.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Población Económicamente Activa (PEA): Se observa que el 44.08 % corresponde a
familias en las que solo un integrante busca empleo, 6.50 % dos, 1.86 % tres y el 0.23 % cuatro
y cinco integrantes. La sumatoria de estos valores indican que el 52.67 % del total de los
moradores del barrio se encuentran en condición de desempleo, mientras que el restante 47.33
% se encuentran empleados (estos valores son solo para la PEA, sin considerar niños,
adolescentes ni subempleo).
Figura N° 23: Número de personas que buscan empleo; Encuesta Socioeconómica
Cashapamba 2016.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
1.86%
35.27%
23.90%
19.72%
7.66%
4.18%2.78%4.64%
a. 1 b. 2 c. 3 d. 4 f. 5 e. 6 g. 7 h. Más de 8
44.08%
6.50%
1.86% 0.23%
0.23%
0.00%
0.00%
0.00%
a. 1 b. 2 c. 3 d. 4 f. 5 e. 6 g. 7 h. Más de 8
62
En relación a los ingresos económicos de las familias se tiene lo siguiente:
Figura N° 24: Ingreso familiar mensual promedio; Encuesta Socioeconómica
Cashapamba 2016.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Donde se observa que el 33.87 % (suma de los porcentajes) de la población tiene ingresos
inferiores al de un salario básico unificado de 366.00 USD, (dólares americanos), varias de
estas familias se dedican a actividades como reciclaje, crianza de animales pequeños y
medianos de consumo, sembrío, actividades que de una u otra manera requieren también de
agua potable; mientras que el 53.83 % tiene ingresos por encima de los 500.00 USD, dólares
considerados como ingresos medianamente altos.
Información sobre el abastecimiento de agua: Como resultado de la encuesta realizada,
se comprobó que el 93.04 % de la población dispone de agua todo el tiempo, por lo que el
almacenamiento del líquido no se realiza en mayor cantidad en el barrio, a pesar de eso, existe
un 6.96 % (porcentaje restante) que afirma tener agua solo en horarios específicos, sean estos:
mañana, tarde o noche, recurriendo a la necesidad de almacenar agua en bidones, como se
indica en la tabulación más adelante.
2.78% 3.48%
11.83%
15.78%
12.30%
53.83%
a. Menos de 100 dólares b. Menos de 200 dólares c. Menos de 300 dólares
d. Menos de 400 dólares e. Menos de 500 dólares f. Más de 500 dólares
63
Figura N° 25: Horario de disponibilidad del servicio de agua potable; Encuesta
Socioeconómica Cashapamba 2016.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Uno de los aspectos a considerarse en la encuesta socioeconómica es la percepción de la
comunidad del servicio de agua potable actual. Entre estos, se determinó que el 90.49 % de los
moradores consideran que reciben la cantidad suficiente de líquido, mientras que el porcentaje
restante, el 9.51 % percibe que la cantidad es insuficiente, especialmente en horas pico, caso
entendible debido a la demanda a ser satisfecha, no solo del Barrio, sino también de los
alrededores de este, pero que las personas consideran un factor importante en el uso diario del
servicio y que disminuye su nivel de satisfacción.
Figura N° 26: Cantidad de agua potable recibida; Encuesta Socioeconómica Cashapamba
2016.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
1.16%0.46%5.34%
93.04%
a. Mañana b. Tarde c. Noche d. Todo el día
90.49%
9.51%
a. Suficiente b. Insuficiente
64
Información sobre el servicio de agua potable: para este ítem, se consultó sobre la calidad
del agua potable del barrio, cuyos resultados fueron que, el 66.80 % de la población considera
que se presta un buen servicio, el 26.31 % informó que el servicio es regular y apenas un 4.87
% afirmó que el servicio es malo.
Figura N° 27: Calidad de agua potable; Encuesta Socioeconómica Cashapamba 2016.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Cuando se les preguntó sobre el porqué de estas afirmaciones comentaron debido a diversos
problemas que se presentan, entre estos los más comunes son: los cortes ocasionales del
servicio, agua con calidad deficiente (turbiedad).
A continuación, se muestra la tabulación total de los resultados de la encuesta
socioeconómica realizada en el Barrio Cashapamba a un total de 431 usuarios del servicio de
agua potable.
Tabla N° 15: Tabulación de resultados; encuesta socioeconómica Barrio Cashapamba
(2017); Encuesta Socioeconómica Cashapamba 2017.
DESCRIPCIÓN TOTAL PORCENTAJE
A. INFORMACIÓN BÁSICA DE LA LOCALIDAD
Persona entrevistada (jefe del hogar):
a. Padre 174 40.37 %
b. Madre 178 41.30 %
c. Otros 79 18.33 %
Total: 431.00 100.00 %
66.82%4.87%
28.31%
a. Buena b. Mala c. Regular
65
DESCRIPCIÓN TOTAL PORCENTAJE
B. INFORMACIÓN SOBRE LA VIVIENDA
1.- Tipo de vivienda
a. Casa Unifamiliar 323 74.94 %
b. Departamento 72 16.71 %
c. Cuartos de inquilinato 27 6.26 %
d. Mediagua 9 2.09 %
2.- Uso de la vivienda
a. Residencial 401 93.04 %
b. Comercial 8 1.86 %
c. Mixta 22 5.10 %
3.- Tenencia de la vivienda
a. Propia 299 69.37 %
b. Arrendada 132 30.63 %
4.- Arriendo mensual valorado
a. Menos de 100 dólares 25 5.80 %
b. Menos de 200 dólares 83 19.26 %
c. Menos de 300 dólares 21 4.87 %
d. Menos de 400 dólares 3 0.70 %
e. Menos de 500 dólares 1 0.23 %
f. Más de 500 dólares 1 0.23 %
5.- Sistema constructivo de la vivienda
a. Hormigón Armado 389 90.26 %
b. Mampostería 18 4.18 %
c. Adobe 6 1.39 %
d. Mixta 18 4.18 %
6.- Número de pisos de la vivienda
a. 1 214 49.65 %
b. 2 158 36.66 %
c. 3 58 13.46 %
d. 4 1 0.23 %
e. Más de 4 0 0.00 %
7.- Servicios de la vivienda
a. Energía eléctrica 430 99.77 %
b. Red de agua 430 99.77 %
c. Red de alcantarillado 413 95.82 %
d. Recolección de basura 373 86.54 %
e. Teléfono 381 88.40 %
66
DESCRIPCIÓN TOTAL PORCENTAJE
8.- Valor pago luz eléctrica
a. $0 - $5 22 5.10 %
b. $5 - $10 56 12.99 %
c. $10 - $15 90 20.88 %
d. $15 - $20 88 20.42 %
e. Más de $20 175 40.60 %
C. INFORMACIÓN SOBRE LA FAMILIA
9.- Número de personas que habitan por vivienda
a. 1 8 1.86 %
b. 2 152 35.27 %
c. 3 103 23.90 %
d. 4 85 19.72 %
f. 5 33 7.66 %
e. 6 18 4.18 %
g. 7 12 2.78 %
h. Más de 8 20 4.64 %
10.- Número de personas que aportan al ingreso familiar
a. 1 268 62.18 %
b. 2 127 29.47 %
c. 3 22 5.10 %
d. 4 12 2.78 %
f. 5 1 0.23 %
e. 6 0 0.00 %
g. 7 0 0.00 %
h. Más de 8 1 0.23 %
11.- Número de personas que buscan empleo
a. 1 190 44.08 %
b. 2 28 6.50 %
c. 3 8 1.86 %
d. 4 1 0.23 %
f. 5 1 0.23 %
e. 6 0 0.00 %
g. 7 0 0.00 %
h. Más de 8 0 0.00 %
12.- Ingreso familiar mensual promedio
a. Menos de 100 dólares 12 2.78 %
b. Menos de 200 dólares 15 3.48 %
c. Menos de 300 dólares 51 11.83 %
67
DESCRIPCIÓN TOTAL PORCENTAJE
d. Menos de 400 dólares 68 15.78 %
e. Menos de 500 dólares 53 12.30 %
f. Más de 500 dólares 232 53.83 %
D. INFORMACIÓN SOBRE EL ABASTECIMIENTO DE AGUA
13.- Disponibilidad del servicio de agua potable todos los días
a. Si 414 96.06 %
b. No 17 3.94 %
14.- Horario de disponibilidad del servicio de agua potable
a. Mañana 5 1.16 %
b. Tarde 2 0.46 %
c. Noche 23 5.34 %
d. Todo el día 401 93.04 %
15.- Población que paga por agua potable
a. Si 430 99.77 %
b. No 1 0.23 %
17.- Valor promedio de pago de agua potable
a. $0 - $5 92 21.35 %
b. $5 - $10 169 39.21 %
c. $10 - $15 99 22.97 %
d. $15 - $20 39 9.05 %
e. Más de $20 32 7.42 %
18.- Consideración del valor de pago de agua potable
a. Bajo 20 4.64 %
b. Justo 321 74.48 %
c. Elevado 90 20.88 %
19.- Cantidad de agua potable recibida
a. Suficiente 390 90.49 %
b. Insuficiente 41 9.51 %
20.- Almacenamiento de agua potable
a. Si 56 12.99 %
b. No 375 87.01 %
21.- Si es sí, el agua la almacena en
a. Baldes 13 3.02 %
b. Bidones 5 1.16 %
c. Tanque 26 6.03 %
d. Otros 8 1.86 %
22.- Calidad de agua potable
a. Buena 288 66.82 %
68
DESCRIPCIÓN TOTAL PORCENTAJE
b. Mala 21 4.87 %
c. Regular 122 28.31 %
23.- Calificación servicio agua potable
a. Buena 303 70.30 %
b. Malo 27 6.26 %
c. Regular 101 23.43 %
24.- Tratamiento casero de agua potable
a. Si 248 57.54 %
b. No 183 42.46 %
25.- Uso del agua potable
a. Beber 408 94.66 %
b. Lavar ropa 408 94.66 %
c. Preparar alimentos 408 94.66 %
d. Limpieza vivienda 408 94.66 %
e. Higiene 408 94.66 %
f. Riego 23 5.43 %
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Los resultados de la encuesta socioeconómica permitieron determinar entre otros aspectos:
Tipo de usuarios: residencial, comercial, industrial.
Número de personas que habitan por vivienda.
Nivel de abastecimiento del barrio del servicio de agua potable.
Calidad, cantidad y continuidad de servicio de agua potable.
Usos que dan los usuarios del barrio al agua.
Problemas, quejas y malestares acerca del servicio actual de agua potable.
Información que permitirá al DAPAC-R tomar las consideraciones necesarias para mejorar
las condiciones de servicio presentes en el barrio.
3.1.3 Mecánica de suelos
En la zona de estudio “las características de los suelos del cantón en general son buenas
principalmente se encuentran suelos molisoles (suelos con alto contenido de materia orgánica,
69
colores oscuros, alta saturación y muy buena provisión de nutrientes) los cuales cubren
alrededor del 81.20 %, seguido por los inceptisoles (suelos que no presentan acumulación de
materia orgánica, hierro o arcilla) 18.00 % y finalmente los entisoles (suelos profundos, de
textura arenosa a areno-franca de muy baja fertilidad) con 0.80 %; aptos para actividades
agrícolas y pecuarias.” (PDOT Rumiñahui, 2014-2015).
El número mínimo de muestras recolectadas para realizar la comparación de resultados
fueron tres; asimismo se indicó el sitio de las perforaciones donde se realizó cada toma de la
muestra.
Del análisis de Mecánica de Suelos en las zonas del proyecto, se determinó que
corresponden a limos de baja compresibilidad (ML), según el sistema unificado de clasificación
de los suelos SUCS.
Figura N° 28: Ensayo SPT en el Barrio Cashapamba.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
A continuación, se describe la estratigrafía encontrada para la presente investigación:
Del ensayo SPT realizado junto al tanque Barrio Cashapamba, con una profundidad de
5.00 m, determinándose la existencia de un único estrato de limo de baja
compresibilidad (ML), color café oscuro, plasticidad baja, humedad media y
70
consistencia mediana. La capacidad de carga admisible del estrato varía entre 1.82 a
2.33 Kg/cm2 y una humedad natural promedio de 18.14 %”. (Anexo C.1)
La siguiente perforación se realizó en el tanque de reserva Cashapamba 1, con una
perforación de 5.00 m de profundidad se determinó la existencia de un único estrato de
limo de baja compresibilidad (ML), color café oscuro, plasticidad baja, humedad media
y consistencia mediana. La capacidad de carga admisible del estrato varía entre 1.61 a
2.80 Kg/cm2 y una humedad natural promedio de 22.52 %”. (Anexo C)
Esto permitirá determinar los parámetros a adoptarse para las medidas de corrección del
tanque que deban tomarse de ser necesario, como la profundidad y el tipo de cimentación, de
ser necesaria esta intervención, en los lugares que se precisan.
Figura N° 29: Croquis de perforaciones y calicatas realizadas en el Barrio Cashapamba.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Además, se realizaron dos calicatas, según la Norma Técnica ASTM D 420 en todos
los ensayos de Mecánica de Suelos en los que sea posible su ejecución, de dimensiones
Tanque
71
1.00 x 1.00 x 1.50 que permitan el ingreso de una persona para recoger la muestra, en
distintos lugares de la red de distribución del Barrio Cashapamba, como se indica en el
croquis adjunto; obteniendo una humedad promedio de 20.58 % y el material extraído
para clasificación corresponde a limos de baja compresibilidad (ML), según el sistema
unificado de clasificación de los suelos SUCS.
Tabla N° 16: Identificación de perforaciones y calicatas realizadas en el Barrio
Cashapamba.
DETALLE IDENTIFICACIÓN COORDENADAS UTM
PROF.
MÁX.
norte este m
Perforación P1 9992839.81 787212.96 5.00
Perforación P2 9962834.58 787153.43 4.50
Calicata C1 9963524.72 786615.26 1.50
Calicata C2 9963558.68 786112.21 1.50
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Dada la naturaleza y tipo de suelo de la zona, se ha considerado pertinente que, durante el
tendido de tubería, el material producto de la excavación servirá para realizar el relleno de las
zanjas, ya que no hay razón para realizar un mejoramiento del suelo, ese relleno deberá ser
realizado en capas adecuadamente compactadas con equipo mecánico (plancha vibro
compactadora, sapo, rodillo) con una energía de compactación equivalente al Proctor
modificado y cuyo porcentaje de compactación mínimo a alcanzar será el 95%.
Los resultados obtenidos en laboratorio se encuentran en el Anexo C.
3.1.4 Análisis de calidad de agua
Con los resultados de los análisis físicos químicos del agua, realizados en el mes de julio de
2016 en la vertiente de El Molinuco, se observa la presencia de fosfatos (PO4)
72
presumiblemente debido a la presencia de algas, y que dan una proporción de 0.49mg/l y cuyo
máximo permitido es de 0.31mg/l; además de fenoles disueltos en una ligera proporción mayor
a los recomendados en la norma NTE INEN 1108:2014 de Agua potable, menores a 0.020mg/l
siendo el máximo permisible 0.0 mg/l cuyo origen posiblemente se debe a la madera, agujas
de pino o la orina de los herbívoros, descartando el origen sintético debido a la baja
concentración que se presenta aun para ser por infiltración y a la adecuada protección que tiene
el afluente en sus alrededores. En otros aspectos, el agua no indica la presencia de minerales
que cataloguen al agua como “dura”, lo que implica que los elementos constitutivos de la red
no deben presentan material sedimentado producto de estos minerales. El parámetro a
considerar mayormente es la presencia de fenoles disueltos en el agua, estas sustancias se
encuentran presentes en aguas superficiales, como resultado de la contaminación ambiental y
de procesos naturales de descomposición de la materia orgánica. Con esto en cuenta, para
reducir la cuantía de fenoles (<0.020mg/L) se debe continuar con pruebas de tratabilidad que
permitan cumplir con estos objetivos, para el resto de elementos se realizará la desinfección
mediante métodos tradicionales. Puesto que los tratamientos mecánicos o por coagulación no
tienen efecto sobre los fenoles.
Entre los efectos que pueden causar los fenoles, los síntomas son diversos dependiendo del
medio en el que se encuentran, así: cuando se encuentra en el aire la mayor parte del fenol que
se inhala o ingiere pasará a la corriente sanguínea. La exposición breve al fenol en el aire puede
causar irritación de las vías respiratorias, dolor de cabeza y ardor en los ojos. El contacto directo
de la piel con cantidades altas de fenol causa quemaduras de la piel, daño del hígado, orina de
color oscuro, latido irregular del corazón y en algunos casos, la muerte. La ingestión de
concentraciones altas de fenol produce quemaduras internas y la muerte. En animales, la
inhalación de niveles altos de fenol produce irritación de los pulmones y su exposición
73
continua, temblores musculares e incoordinación. Algunos animales que tomaron agua con
concentraciones muy altas de fenol sufrieron temblores musculares e incoordinación.
Sin embargo, la EPA (Agencia de Protección del Medio Ambiente de EE. UU) ha
determinado que la exposición a una concentración de fenol de 6 miligramos por litro (mg/L)
en el agua potable durante un período de hasta 10 días no causará efectos adversos en un niño;
así como la exposición de por vida a 2 mg/L de fenol en el agua potable no causará efectos
adversos en la salud de una persona adulta. (Enfermedades, s.f.).
Sin embargo, como aporte en el caso de intentar mejorar la calidad del agua potable los
métodos a considerar podrían ser:
Acción del ozono: el ozono destruye el fenol y los compuestos fenólicos siempre que
las dosis que se empleen sean función de los tratamientos precedentes, del pH, de la
naturaleza de dichos compuestos y de la concentración final deseada. El pH tiene una
gran influencia en la dosis de ozono que debe utilizarse: esta se duplica si el valor del
pH baja de 12 a 7. En la zona de valores de pH que corresponden al funcionamiento
normal de las instalaciones de tratamiento de agua potable (7 a 8,5), el consumo de
ozono por gramo de fenol eliminado es máximo. Las dosis de ozono varían según se
trate de fenol puro, muy poco frecuente, de di o trifenoles, de cresoles o de naftoles y
según que estos cuerpos se encuentren unidos a otros compuestos como los tiocianatos,
sulfuros. La dosis correcta sólo puede fijarse mediante un ensayo
Acción del carbón activo: el carbón activo en polvo, aun después de una precloración,
reduce el contenido en fenoles, de una forma más o menos completa, según su
naturaleza, la dosis y el tipo de carbón y la concentración del medio.
Combinación ozono-carbón activo: la combinación ozono-carbón activo sólo se
prevé en el caso de que puedan producirse puntas importantes del contenido en fenol.
En este caso, el empleo sólo de ozono puede resultar insuficiente en los momentos de
74
máxima concentración, y no sería lógico sobredimensionar la instalación de ozono
cuando basta efectuar, en este caso, una inyección en el decantador de carbón activo en
polvo. La combinación ozono-carbón activo en granos sólo será de interés si se
presentan cantidades fuertes de fenol durante períodos relativamente prolongados.
(Tratamientos específicos, 2009). Los resultados obtenidos en laboratorio se encuentran
en el Anexo C.
3.2 BASES DE DISEÑO
3.2.1 Estimación de la población futura
La población es un dato imprescindible para el correcto dimensionamiento de todos los
componentes de cualquier sistema de abastecimiento de agua u obra civil a realizarse; ésta
deberá ser determinada con la mayor aproximación posible de la información, sin llegar a tener
en ningún momento sobredimensionamiento o baja capacidad en su funcionamiento. Es
indispensable identificar la forma y el método más aproximado para la determinación de la
población máxima que el proyecto tendrá al final de su período de diseño.
Toda comunidad tiene características propias que la delimitan y definen la funcionalidad de
un sistema de agua potable, estas permiten tener parámetros específicos para el
dimensionamiento de sus componentes. Entre estos, los más destacados son:
Población Actual. - Se conoce como población actual al número de personas que habitan
al presente en la localidad y su estadía es permanente.
Población Flotante. - Es la población de paso, o que habita por un tiempo corto en el
poblado por lo general días u horas y en determinadas épocas del año.
Población Futura. - Es una proyección de la población actual mediante la aplicación de
métodos demográficos estadísticos en un determinado período de tiempo.
75
Población de Diseño. - Es la población con la cual se calculan los caudales máximos, y se
dimensionan las secciones de los conductos, por lo general es la suma de la población futura
calculada más la población flotante.
Para la determinación de la población, se tomó como referente la base de datos censales
poblacionales del año 2010 del Instituto Nacional de Estadísticas y Censos, INEC, así como
datos obtenidos de la encuesta socioeconómica realizada en junio del 2016. Dentro de un
estudio de población es necesario recalcar que los datos proporcionados por el INEC no toman
en cuenta la existencia de población flotante la misma que en ciertos poblados y en
determinadas circunstancias puede llegar a sobrepasar la población que habita en el sector. Este
no es el caso del barrio Cashapamba.
3.2.2 Área de influencia
El presente proyecto abarcará la actual zona de servicio y la de expansión del Barrio
Cashapamba, con un área total de influencia de 61.20 Ha., cuyos límites son:
Figura N° 30: Delimitación Barrio Cashapamba.
Fuente: Google Earth, 2017.
Al Norte: Carretera E35.
76
Al Sur: Ciudadela del Ejército.
Al Este: Carretera E35.
Al Oeste: Avenida Antonio Tandazo.
3.2.3 Período de diseño
Se conoce como período de diseño al lapso durante el cual una obra o estructura puede
funcionar sin necesidad de ampliaciones. (CPE INEN 5 Parte 9-1:1992). El periodo de diseño
de las obras que integran al sistema de agua potable está determinado tomando en cuenta que
éstos siempre deben ser menores a la vida útil de las estructuras o elementos que lo integren,
además se deberá considerar un plan de mantenimiento preventivo y correctivo.
Para sistemas de agua potable algunos autores recomiendan:
Tabla N° 17: Período de diseño para sistemas de agua potable.
PERIODO POBLACIÓN
Años Hab
15 - 25 2000 - 20000
10 - 20 > 20000
20 - 30 < 20000
Fuente: Mirko Gutiérrez Quiroz, 2012.
Un sistema de distribución de agua se proyecta para atender las necesidades de una
comunidad durante un determinado período de tiempo, para esto se debe tomar en
consideración una serie de variables que deben ser oportunamente evaluadas para lograr un
proyecto técnica y económicamente viable. Entre estos, los factores de importancia más
relevantes son:
Comportamiento hidráulico: El análisis hidráulico de las obras cuando no estén
funcionando a su plena capacidad.
77
Cambios en el desarrollo social y económico de la población: La determinación de un
período de diseño está íntimamente ligado a factores económicos, los cuales están regidos por
los costos de construcción que inducirán a mayores o menores periodos de inversión, para
atender la demanda que el crecimiento poblacional obliga.
Vida útil de las estructuras y equipo: Se debe tomar en cuenta el desgaste que pueden
sufrir los materiales, daños y vida útil propia del material en el trascurso del tiempo y que de
una u otra manera afectan a la funcionalidad del sistema.
Tabla N° 18: Vida útil sugerida para los elementos de un sistema de agua potable.
COMPONENTE
VIDA ÚTIL
Años
Diques grandes y túneles 50 a 100
Obras de captación 25 a 50
Pozos 10 a 25
Conducciones de hierro dúctil 40 a 50
Conducciones de asbesto cemento o PVC 20 a 30
Planta de tratamiento 30 a 40
Tanques de almacenamiento 30 a 40
Tuberías principales y secundarias de la red
De hierro dúctil 40 a 50
De asbesto cemente o PVC 20 a 25
Variables de acuerdo
Otros materiales especificaciones del
fabricante
Fuente: CPE INEN, Parte 9-1:1992.
78
Tendencias de crecimiento de la población: De suma importancia es el crecimiento
poblacional, que además es función de factores económicos y sociales. Un sistema de
abastecimiento de agua debe propiciar y estimular el desarrollo, no frenarlo. De acuerdo a las
tendencias de crecimiento de la población es conveniente elegir periodos de diseño más largos
para crecimientos lentos y viceversa.
Ampliaciones futuras: Se deben considerar ampliaciones, al igual que las planeaciones de
nuevas etapas de construcción del proyecto.
Además de lo mencionado anteriormente, los sistemas de distribución de agua potable deben
garantizar la rentabilidad de todas las obras del sistema durante el período de diseño escogido.
En ningún caso deben proyectarse obras definitivas con períodos menores a 15 años, esto
supondrá prever la construcción de una o varias etapas a futuro, asegurando así el
funcionamiento y desarrollo continuo del sistema de distribución de agua potable del Barrio
Cashapamba.
De acuerdo a los materiales, componentes, caudal de captación del sistema de agua potable
y de acuerdo a recomendaciones dadas por la Subsecretaría de Agua Potable y Saneamiento
Básico (SAPYSB), se considera un período promedio de diseño de 20 años para el proyecto
del barrio Cashapamba.
Este periodo de diseño adoptado permite que el actual caudal de captación de 44.04 l/s no
sea insuficiente al final del periodo de diseño para una población futura a considerar.
3.2.4 Población de diseño
Datos censales del sector
Según información proporcionada por el INEC (Instituto Nacional de Estadísticas y Censos)
de los diferentes censos realizados hasta el momento, y debido a la dinámica poblacional,
observada en la información adquirida de la zona en estudio se tiene la tabla de a continuación,
79
recalcando que el dato indicado de la población del año 2016 corresponde a la brindada por el
GAD Rumiñahui a partir de los cálculos realizados dentro de la institución para el año 2015.
Tabla N° 19: Datos censales Barrio Cashapamba, Instituto de Estadísticas y Censos. INEC.
Censo Población Tasa de
crecimiento (%) Año (Hab)
1990 852 -
2001 1452 3.33 %
2010 2051 2.89 %
2016 2441 2.99 %
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Figura N° 31: Gráfica datos censales del Barrio Cashapamba; Instituto de Estadísticas y
Censos.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
De la tabla anterior se observa la existencia de un crecimiento poblacional entre los períodos
correspondientes a los censos 1990 y 2001, del 3.33% cuya razón principal es el asentamiento
y consolidación del sector. Asimismo, se observa que a partir del 2001 al 2010, la tasa de
crecimiento disminuye debido a la migración a los focos de producción como lo es la ciudad
0
400
800
1200
1600
2000
2400
2800
1990 1995 2000 2005 2010 2015 2020
PO
BL
AC
IÓN
AÑOS CENSALES
DATOS CENSALES BARRIO CASHAPAMBA
80
de Quito. Para el año 2016 se observa un repunte de la población debido al aumento de la
actividad económica del sector. Para la determinación de la población futura del Barrio
Cashapamba, perteneciente a la parroquia Sangolquí del cantón Rumiñahui, se dispone de
diferentes métodos convencionales, como los siguientes, que se justifican a continuación:
Método aritmético
Es un método de proyección de aspecto mayormente teórico puesto consiste en averiguar el
crecimiento que ha tenido la población y determinar una cifra constante para un periodo fijo,
aplicando esta tasa para la población de años futuros.
Por lo general este procedimiento proporciona cantidades menores a la realidad y presenta
inconveniente en presentar resultados proporcionales y estáticos.
Se recomienda el uso de este método en caso de poblaciones estables en crecimiento
poblacional y que posean áreas de extensiones futuras casi nulas y a pequeñas comunidades en
especial en el área rural con crecimiento muy estabilizado.
Se puede aplicar como una estimación, pues dados los comportamientos actuales en que se
presentan los crecimientos demográficos este procedimiento no es muy fiable, aunque permite
tener una idea previa de la población que se espera.
En la estimación de la población futura, a través de este método, sólo se necesita al menos
el tamaño de la población en dos períodos diferentes.
Para el cálculo de la población futura se emplea la siguiente formula:
𝑃𝑓 = 𝑃𝑎(1 + 𝑟𝑛)
Ecuación N° 1: Población futura, método aritmético. INEC, 2014.
Donde:
Pf = Población futura
81
Pa = población actual
r = tasa de crecimiento poblacional
n = periodo de diseño
Para la realización de la proyección poblacional se requiere determinar el periodo de diseño
anteriormente definido como el tiempo en el cual el proyecto funcionará de manera óptima
satisfaciendo los requerimientos de la población sin necesidad de ampliaciones. En general el
período de diseño para proyectos de agua potable puede varía en función del material de tubería
que se prevé utilizar y los componentes que forman parte del proyecto.
Con esta indicación se seleccionará un periodo promedio de diseño de 25 años para la
población en estudio que se encuentra dentro del área urbana y el material a emplear en el
rediseño de los tramos de los colectores será PVC.
Cálculos:
𝑟(%) =𝑃𝑓 − 𝑃𝑎
𝑛𝑃𝑎∗ 100
Ecuación N° 2: Tasa de crecimiento, método aritmético. INEC, 2014.
𝑟 =2051 − 1452
11 ∗ 1452∗ 100
𝑟 = 3,25%
Tabla N° 20: Población futura, Método aritmético.
MÉTODO ARITMÉTICO
Censo Intervalo Población r
(%)
r promedio
(%)
Población. Final (20
años)
1990 - 852 -
3.21 4443 2001 11 1452 3.76
2010 9 2051 3.25
2016 6 2441 3.17
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
82
Como se observa, existe una marcada variación de las tasas de crecimiento, por lo que para
obtener un valor cercano a la realidad se tomará las tasas de crecimiento correspondientes a los
últimos periodos censales.
Método geométrico
El crecimiento es geométrico si el aumento de la población es proporcional al tamaño de
esta. Este método se utiliza para niveles de complejidad bajo, medio y medio alto, o para
poblaciones que muestren una importante actividad económica, que genera un apreciable
desarrollo y que poseen importantes áreas de expansión que puedan ser dotadas de servicios
públicos sin mayores dificultades, ciudades que no han alcanzado su desarrollo y que se
mantienen creciendo a una tasa fija.
Asimismo, varios autores indican que este método no es adecuado cuando son necesarias
estimaciones para largos períodos, además de dar recomendaciones sobre la tasa de
crecimiento, donde indican que ésta, de preferencia no debe ser menor del 2.50 %, ni mayor
del 4.00 %, donde la proyección final se hará basada en el promedio obtenido descartando
valores que se encuentren fuera de este límite.
Por otra parte, cuando las proyecciones se hacen para un período corto, esta tasa es preferida
a la aritmética.
𝑃𝑓 = 𝑃𝑎(1 + 𝑟)𝑛
Ecuación N° 3: Población futura, método geométrico. INEC, 2014.
Donde:
Pf = Población futura
Pa = población actual
r = tasa de crecimiento poblacional
83
n = periodo de diseño
Se procederá a calcular manteniendo la misma premisa anterior, en el cual el periodo de
diseño es de 25 años para la población en estudio que se encuentra dentro del área urbana y el
material a emplear en el rediseño de los tramos de los colectores será PVC.
Cálculos:
𝑟(%) = (𝑃𝑓
𝑃𝑎)
1𝑇2−𝑇1
− 1
Ecuación N° 4: Tasa de crecimiento, método geométrico. INEC, 2014.
𝑟(%) = (2051
1452)
12010−2001
− 1
𝑟(%) = 3.91 %
Tabla N° 21: Población futura, Método geométrico.
MÉTODO GEOMÉTRICO
Censo Intervalo Población r (%) r promedio
(%) Población Final (20 años)
1990 - 852 -
3.425 4787 2001 11 1452 4.97
2010 9 2051 3.91
2016 6 2441 2.94
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Método de mínimos cuadrados
Este método es utilizado para calcular la población futura de ciudades generalmente ya
estabilizadas y cuyos censos hayan sido realizados en intervalos iguales o similares de tiempo,
se lo realiza con la ayuda de un sistema de ecuaciones. Se calcula a partir de tres censos, este
modelo es sensible solo al crecimiento poblacional y a la velocidad del mismo.
84
Para este cálculo se ha optado por tomar los primeros censos, puesto que se encuentran a
intervalos similares de tiempo, descartando el último valor.
𝑌 = 𝐴 + 𝐵𝑥 + 𝐶𝑥2
Ecuación N° 5: Población futura, método mínimos cuadrados. Díaz Francisco, 1991.
Ecuación de regresión
ΣY = nA + BΣx +Σx²
ΣXY = AΣx + BΣx² + CΣx³
ΣX²Y = AΣx² + BΣx³ + CΣx4
Donde A, B y C son constantes que se obtienen resolviendo un sistema de ecuaciones.
Cálculos:
Población 1990: 4355 = 20A + 31B + 521 C
Población 2001: 56992 = 31A+ 521 B+ 9331C
Población 2010: 996092 = 521A+ 9331 B+174641C
Resolviendo el sistema de ecuaciones, se tiene:
A = 852.00
B = 47.94
C = 0.60
Sustituyendo estos valores en la ecuación de población, resulta:
Y=852 + 47.94*(tx-2010) + 0.60*(tx-2010)2
Una vez determinados los valores de las constantes se procedió a proyectar las poblaciones
para 25 años.
Y= 852 + 47.94*(2041-1990) + 0.60*(2041-1990)2
85
Y= 852 + 47.94*(56) + 0.60*(56)2
Y= 4859 Habitantes
Tabla N° 22: Población futura, Método mínimos cuadrados.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Realizando un promedio entre los valores de los diferentes métodos de cálculo se tiene:
Tabla N° 23: Promedio proyección poblacional para período de 20 años.
MÉTODO PERÍODO DE
DISEÑO 20 AÑOS
PROMEDIO
HABITANTES
Aritmético 4443
4137 Geométrico 4787
Mínimos cuadrados 4328
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Donde el valor de 4137 habitantes será la población esperada para el año 2036, con un
período de diseño de 20 años.
Análisis de sensibilidad
Considerando la información recopilada y los métodos analizados para la proyección
poblacional, se requiere de un análisis de sensibilidad, es decir, verificar que tan sensible es la
muestra a ser analizada a cambios a través del tiempo.
MÉTODO DE LOS MÍNIMOS CUADRADOS
Censo Población x x² x³ x4 xy x²*y Pob. Final (20 años)
1990 852 0 0 0 0 0 0
4328
2001 1452 11 121 1.331 14.641 15972 175692
2010 2051 20 400 8.000 160.000 41020 820400
Suma 4355 31 521 9331 174641 56992 996092
2036 - 46 2116 - - - -
86
Tabla N° 24: Proyección de crecimiento poblacional Barrio Cashapamba.
PROYECCIÓN DE CRECIMIENTO POBLACIONAL
Proyección Aritmético Geométrico Min. Cuadrad Promedio
Año (habs) (habs) (habs) (habs)
2016 2441 2441 2441 2441
2020 2754 2793 2831 2793
2025 3197 3305 3266 3256
2030 3710 3911 3730 3784
2035 4305 4629 4225 4386
2036 4443 4787 4328 4519
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
De la tabla anterior se puede observar la variación que presenta la proyección de la población
a través del tiempo en periodos de cinco años a partir de la realización del censo de 2016 en el
Barrio Cashapamba y su evolución durante 20 años.
Figura N° 32: Proyección de crecimiento poblacional Barrio Cashapamba.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
1990 2000 2010 2020 2030 2040
PO
BL
AC
IÓN
AÑOS
PROYECCIÓN DE CRECIMIENTO POBLACIONAL
Datos censo Aritmético Geométrico Mínimos Cuadrados Promedio
87
Se observa una tendencia similar entre los métodos aritmético y mínimos cuadrados,
mientras que existe un valor mayor en la curva correspondiente al método geométrico. Sin
embargo, se ha optado por promediar los valores entre métodos para tener una población
estimada a futuro.
3.3 DOTACIONES
Se conoce como dotación al caudal de agua potable consumido diariamente, en promedio,
por cada habitante. Incluye los consumos doméstico, comercial, industrial y público (CPE
INEN 5 Parte 9-1:1992), esta cantidad de agua es asignada en los estudios de planeamiento y
diseño de sistemas de agua potable y expresada en términos de litro por habitante por día.
Para el caso del Barrio Cashapamba se determinaron los consumos existentes en sectores
residenciales, comerciales, industriales y recreacionales, cuya composición es variable para
cada caso. Se debe tener presente que para determinar con mayor exactitud la dotación de un
determinado sector se debe realizar un análisis del nivel de costumbres de la población, así
como un estudio de consumos, cuando el sector cuenta con un sistema de agua potable.
Consumo. La parte del suministro de agua potable que se utiliza sin considerar las pérdidas
se conoce como consumo y se expresa en m3/día o l/h/día. El consumo se valora de acuerdo al
tipo de usuario y se divide según su uso en: doméstico y no doméstico que a su vez se
subdivide en comercial, industrial y de uso público.
Consumo doméstico. Es la cantidad de agua que se utiliza en las viviendas, destinada a la
venida, preparación de alimentos, limpieza personal y otros, lavado de ropa, riego de jardines;
depende básicamente del clima y de la clase socioeconómica de los usuarios y varía en algunos
casos por las siguientes causas, presión del agua en la red, existencia de alcantarillado sanitario,
costo del agua.
88
Consumo no doméstico. Es el agua que se utiliza en zonas de comercios y servicios, por
personas que no viven en estos lugares y se puede dividir en:
Consumo comercial e industrial. Este consumo es el uso del agua en fábricas,
hoteles. y su cantidad se determina según el tipo de actividad del comercio o
industria.
Usos públicos. Es el agua utilizada en: las escuelas, riego de jardines y parques,
hospitales, para combatir incendios.
Demanda actual. La demanda actual se considera a la suma de los consumos para cada tipo
de usuario más las pérdidas físicas y se obtiene generalmente multiplicando el consumo por
cada tipo de usuario de cada sector, por el número correspondiente de ellos, ya sean habitantes,
locales comerciales.
Pérdidas físicas. El agua que se pierde por diversos motivos en las líneas de conducción,
tanques, red de distribución y tomas domiciliarias se conoce con el nombre genérico de fugas;
son las pérdidas físicas y se pueden determinar mediante aforos, inspecciones, distritos
hidrométricos. Estas pérdidas dependen de factores como: calidad y edad de las tuberías y
accesorios, proceso constructivo, presión del agua, mantenimiento y operación del sistema.
Predicción de la demanda. Cuando se trata de diseñar un sistema hidráulico urbano, es
importante determinar la demanda futura de agua, calculándola por medio de la suma de los
distintos consumos de las diferentes clases socioeconómicas y la proyección de la población.
3.3.1 Dotación media futura
La dotación media futura se conoce como a la cantidad de agua necesaria para que una
persona realice sus necesidades básicas dentro de una población, la Norma CPE INEN 5 Parte
9-1:1992, recomienda utilizar el siguiente cuadro para la determinación adecuada de la
89
dotación media futura de un determinado sector en función del sito, región y clima en que se
encuentra ubicada la población en estudio.
Tabla N° 25: Dotaciones recomendadas.
POBLACIÓN CLIMA
DOTACIÓN MEDIA
FUTURA
habitantes l/hab/día
Frío 120 - 150
Hasta 5000 Templado 130 - 160
Cálido 170 - 200
Frío 180 - 200
5000 a 50000 Templado 190 - 220
Cálido 200 - 230
Frío >200
Más de 50000 Templado >220
Cálido >230
Fuentes: CPE INEN 5, Parte 9-1:1992.
Según esta tabla, el valor de la dotación a utilizar estaría entre 130.00 y 160.00 l/hab/día,
correspondiente a una población futura de hasta 5000 habitantes con un clima templado, valor
estimado para la población futura o de diseño de 4519 habitantes y que permitirá a la
comunidad tener un servicio adecuado.
Generalmente esta tabla proporcionada por la Norma es utilizada para sectores donde la
información del lugar es escasa o como información complementaria, por lo que se ha
procedido a establecer otros parámetros que pueden ser de utilidad para la determinación de
las dotaciones en el barrio Cashapamba.
Gracias a la información proporcionada por la DAPAC-R que figura como ente regulador
del sistema de abastecimiento de agua potable del cantón Rumiñahui que computa
90
mensualmente el registro de consumo del número de conexiones domiciliarias del Barrio
Cashapamba para el período que comprende todo el año 2016 se obtienen las siguientes cifras
del consumo mensual de agua de la población del sector:
Tabla N° 26: Consumo promedio mensual de agua del Barrio Cashapamba (2016).
MES MÁXIMO PROMEDIO MENSUAL DOTACIÓN
m3 m3 l/hab/día
Enero 596 27.51 229.25
Febrero 782 25.88 215.67
Marzo 648 25.78 214.83
Abril 1017 23.97 199.75
Mayo 1167 27.23 226.92
Junio 1165 25.73 214.42
Julio 1197 27.58 229.83
Agosto 448 28.22 235.17
Septiembre 472 24.66 205.50
Octubre 547 28.33 236.08
Noviembre 400 25.06 208.83
Diciembre 400 21.89 182.42
PROMEDIO 736.58 25.99 216.58
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Al analizar los valores de consumo de la tabla 25, se determina que el consumo mensual
promedio para uso doméstico es de 25.99 m3/conexión, es decir que para una familia típica del
barrio integrada por cuatro personas según datos de la DAPAC-R que hace uso de una sola
conexión, consume 216.58 l/día por persona; un valor mucho mayor según los parámetros
anteriores.
A más de esto se realizó la corroboración de información de campo, mediante la lectura de
los registros de medidores durante un período de cinco días, en el que fue incluido un fin de
semana, en las manzanas más representativas del barrio y que abarcaban las diferentes redes
que componen el sistema de distribución.
91
Tabla N° 27: Consumo promedio diario de agua potable de barrio Cashapamba (2016).
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Se observa, al igual que en el caso anterior como, para una familia típica integrada por cuatro
personas que hacen uso de una sola conexión, consume por persona 185.00 l/día; este valor
puede variar dependiendo del mes y estación de año, y que es incluso menor al anterior, y que
se los indica con mayor detalle en el Anexo C.
3.3.2 Variaciones de consumo
En todo proyecto se debe realizar un análisis de oferta y demanda, que se traduce en las
diferentes variaciones de consumo que presenta el lugar de implantación del proyecto, dejando
parámetros claros de factibilidad de éste; en un proyecto de agua potable la oferta será el caudal
que dispone la fuente y todo el sistema, mientras que la demanda está ligada directamente a la
población y sus actividades.
Para proyectos hidrosanitarios hay criterios que permiten aprovechar de forma eficiente los
recursos, estos principios de diseño a considerar para calcular la demanda son los siguientes:
Consumo de agua
Las dotaciones de agua se asignan tomando en cuenta el uso del suelo, la zonificación y las
características de la unidad de producción. Estos valores llevan a determinar un consumo
VIERNES SÁBADO DOMINGO LUNES MARTES
sep-02 sep-03 sep-04 sep-05 sep-06
m3
m3
m3
m3
m3
m3 l/hab/día
Conjunto
CashapambaMz 012 - 0.69 0.49 0.74 0.72 0.66 165.00
Mz 009 - 0.58 0.49 0.59 0.62 0.57 142.50
Mz 011 - 0.6 0.49 0.63 0.65 0.59 147.50
Urbanización
CashapambaMz 004 - 1.16 1.1 1.13 1.18 1.14 285.00
185.00PROMEDIO
CONSUMO PROMEDIO DIARIO
SECTOR MANZANA
PROMEDIO
DIARIODOTACIÓN
Barrio
Cashapamba
92
medio, lo que constituye en la base de todo el diseño de un sistema de agua potable,
manejándolos con la mayor aproximación posible para no llegar a un diseño
sobredimensionado o subdimensionado.
Variaciones periódicas de consumo
La finalidad de un sistema de agua potable es suministrar el agua a una comunidad de forma
continua, con un caudal adecuado y con la presión suficiente, a fin de satisfacer razones
sanitarias, sociales, económicas y de confort, propiciando su desarrollo.
Al satisfacer las necesidades reales de cada zona a desarrollar, se diseña cada estructura en
forma tal que estas cifras de consumo y sus variaciones, no desarticulen a todo el sistema, sino
que permitan un servicio de agua eficiente y continuo.
Los consumos de agua de una localidad muestran variaciones estacionales, mensuales,
diarias y horarias. Estas variaciones pueden expresarse en función del consumo medio. Es
sabido que, en épocas de lluvia, la comunidad demanda menos agua que en sequía.
Tabla N° 28: Distribución de consumo mensual de agua, Barrio Cashapamba (2016).
USO
Número de
conexiones
Consumo promedio
mensual
Consumo máximo
mensual
U m3/conexión m3/conexión
Fábrica de bloques 1 58.63 70.77
Lubricadora/Fábrica 1 27.08 48.15
Unidad Educativa
“Cotogchoa” 1 189.76 200.10
Uso doméstico 548 25.99 28.33
Total de conexiones 551
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Se debe tener en cuenta que para determinar con mayor precisión la dotación con la que
cuenta un delimitado sector se debe realizar un análisis de la variación de consumo. De esta
manera para el Barrio Cashapamba se ha realizado el análisis de consumos mediante la
93
información de registros proporcionados por la DAPAC-R, correspondiente al año 2015,
obteniéndose los siguientes valores:
Del análisis de esta tabla se comprueba que el principal uso que se le da al servicio de agua
potable en el sector es de tipo doméstico, un factor primordial a la hora de determinar la
dotación que se asignará.
En el Barrio Cashapamba la mayoría de su población económicamente activa, así como la
estudiantil, durante el día se encuentran fuera del Barrio, por lo que en la mañana y en la noche
serán los consumos máximos en el sistema de agua.
La existencia de ciertos establecimientos, como la fábrica de bloques, la lubricadora o la
Unidad Educativa “Cotogchoa”, implican que se produzcan picos de consumo a tomarse en
cuenta en el rediseño de la red de distribución del Barrio Cashapamba. Puesto que a ciertas
horas del día el líquido escasea en zonas adecuadamente identificadas del sector, las cuales
serán analizadas a profundidad en el Capítulo IV, en la Evaluación del Sistema.
Para finalizar este apartado, las dotaciones que se obtuvieron a lo largo de los diferentes
métodos para determinar permiten discernir que la población requiere en su momento más alto
de una dotación aproximada de 220.00 l/hab/día.
De la misma manera, según especificaciones de las bases de diseño y recomendación de la
Dirección de Agua Potable, Alcantarillado y Comercialización de Rumiñahui, DAPAC-R, se
ha establecido que la dotación mínima para sistemas de agua potable del cantón será de 220
l/hab/día, permitiendo un margen de trabajo adecuado para futuras ampliaciones del proyecto,
por lo que se tomará este valor como referente para cálculos en lo posterior.
3.3.3 Caudales de diseño
Para satisfacer las necesidades que presente el sector en la actualidad como en el futuro, se
deben diseñar las estructuras para que satisfagan las necesidades de la población de tal manera
94
que las cifras de consumo y sus respectivas variaciones no comprometan la integridad del
sistema, sino más bien permitan un servicio de agua continuo y eficiente.
Caudal medio diario (Qmd)
El caudal medio diario (Qmd) se define como consumo medio durante veinticuatro horas,
obtenido como el promedio de los consumos diarios en un período de un año, expresado en l/s.
Se lo determina con la siguiente expresión:
𝑄𝑚𝑑 =𝑃𝑜𝑏. 𝑓𝑢𝑡𝑢𝑟𝑎 ∗ 𝐷𝑜𝑡𝑎𝑐𝑖ó𝑛
86.400 𝑠𝑒𝑔/𝑑í𝑎
Ecuación N° 6: Caudal medio diario. EMAAP-Q, 2008.
𝑄𝑚𝑑 =5.262 ℎ𝑎𝑏 ∗ 220
𝑙ℎ𝑎𝑏
/𝑑í𝑎
86.400 𝑠𝑒𝑔/𝑑í𝑎
𝑄𝑚𝑑 = 13.40 𝑙/𝑠𝑒𝑔
Caudal Máximo Diario (QMD)
El caudal máximo diario, QMD, corresponde al consumo máximo registrado durante 24
horas en el transcurso de un año. Se calcula multiplicando el caudal medio diario, Qmd, en el
transcurso de un año por el coeficiente de consumo máximo diario, k1 (EMAAP-Q, 2008) que
se obtiene de la relación entre el mayor consumo diario y el consumo medio diario, utilizando
los datos registrados en un período mínimo de un año, pero que generalmente varían entre 1.30
a 1.50.
3.3.3.2.1 Determinación del coeficiente k1
Considerando el consumo actual del Barrio Cashapamba, para la determinación del
coeficiente k1 se tomará como datos los registros de facturación del año 2016 proporcionado
95
por el departamento de comercialización del DAPAC-R. Los valores obtenidos se indican en
la siguiente tabla.
Tabla N° 29: Determinación del k1 actual Barrio Cashapamba (2016).
MES
VOLUMEN DE CONSUMO
PROMEDIO MENSUAL
CONSUMO
PROMEDIO DIARIO
m3 l/s
Enero 26.245 24.716
Febrero 25.394 23.914
Marzo 25.400 23.920
Abril 21.517 20.263
Mayo 25.114 23.651
Junio 23.326 21.967
Julio 27.841 26.219
Agosto 27.162 25.580
Septiembre 20.747 19.538
Octubre 27.208 25.623
Noviembre 25.704 24.206
Diciembre 20.832 19.618
Qmd (Promedio actual) - 23.268
QMD 26.219
k1 1.13
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Al analizar los valores de la tabla, se determina que en el mes de julio se presenta un mayor
consumo de agua de los moradores del Barrio, con un valor de 26.219 l/s, dado que el valor
actual conseguido para el Qmd es de 23.268 l/s, se obtiene de la relación entre estos dos valores
un valor de coeficiente k1=1.13.
Dado que el consumo máximo diario se define como el día de máximo consumo de una serie
de registros observados durante los 365 días del año; para el consumo máximo diario QMD se
considerará entre el 130% y 150% del consumo promedio diario anual (Qmd). De los datos
proporcionados por la DAPAC-R de los registros mensuales de los medidores se ha obtenido
el siguiente gráfico:
96
Figura N° 33: Consumo promedio mensual de agua del Barrio Cashapamba (2016).
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Donde el k1 es la relación entre el punto más alto de la curva de QMD y el Qmd.
El valor del coeficiente k1 obtenido de los registros de facturación del año 2016 es inferior
al valor establecido en los parámetros de diseño del DAPAC-R, que precisa la utilización de
un valor de 1.50, se optará por este valor; teniendo en cuenta que el barrio Cashapamba tiene
un clima cálido la mayor parte del año y el uso principal del agua es doméstico, además este
sector no cuenta con zonas de alta actividad comercial (plazas, fábricas o centros de acopio).
El consumo máximo diario será:
𝑄𝑀𝐷 = 𝑄𝑚𝑑 ∗ 𝑘1
Ecuación N° 7: Caudal máximo diario. EMAAP-Q, 2008.
Donde:
QMD = Caudal Máximo Diario
Qmd = Caudal medio diario
k1 = Coeficiente de consumo máximo diario (1.30 – 1.50)
𝑄𝑀𝐷 = 13.40 ∗ 1.5
0
5
10
15
20
25
30
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
CO
NS
UM
O D
IAR
IO (
l/s)
MESES
VARIACIONES DIARIAS DE CONSUMO
Consumo promedio diario qmd
97
𝑄𝑀𝐷 = 20.10 𝑙/𝑠𝑒𝑔
Caudal Máximo Horario (QMH)
El caudal máximo horario, QMH, corresponde al consumo máximo registrado durante una
hora en un período de un año sin tener en cuenta el caudal de incendio. Se calcula como el
caudal medio diario multiplicado por el coeficiente de consumo máximo horario, k2, (EMAAP-
Q, 2008) este valor del coeficiente de consumo máximo horario se determina, como la relación
entre el caudal máximo horario, QMH, y el caudal medio diario, Qmd, ambos registrados
durante un período mínimo de un año, excluyendo los días en que ocurran fallas relevantes en
el servicio y que generalmente fluctúa entre los valores de 2.00 a 2.30.
3.3.3.3.1 Determinación del coeficiente k2
Considerando el consumo actual del Barrio Cashapamba, para la determinación del
coeficiente k2 se tomarán como datos los registros obtenidos del aforo a los tanques de reserva
Barrio Cashapamba y Cashapamba 1. Estos datos comprenden el registro de las variaciones de
volumen de los tanques cada hora en un período de 24 horas. Los valores obtenidos se indican
en la siguiente tabla.
Tabla N° 30: Determinación del k2 actual Barrio Cashapamba (2016).
HORA
VOLUMEN DE
CONSUMO HORARIO
CONSUMO
HORARIO
m3 l/s
1:00 54.43 15.119
2:00 35.661 9.906
3:00 20.646 5.735
4:00 3.754 1.043
5:00 0.295 0.082
6:00 9.177 2.549
7:00 22.364 6.212
8:00 43.059 11.961
98
HORA
VOLUMEN DE
CONSUMO HORARIO
CONSUMO
HORARIO
m3 l/s
9:00 66.073 18.354
10:00 84.547 23.485
11:00 99.415 27.615
12:00 110.431 30.675
13:00 119.717 33.255
14:00 116.307 32.308
15:00 120.159 33.378
16:00 108.849 30.236
17:00 112.308 31.197
18:00 105.542 29.317
19:00 102.383 28.44
20:00 100.556 27.932
21:00 98.433 27.343
22:00 98.188 27.274
23:00 84.706 23.529
24:00 71.371 19.825
Qmd 23.268
QMH 33.378
k2 1.43
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Al analizar los valores de la tabla, se determina que a las 13:00 horas se presenta un mayor
consumo de agua por parte de los moradores con un valor de 33.378 l/s, dado que el valor
actual conseguido para el Qmd es de 23.268 l/s, se obtiene de la relación entre estos dos valores
un valor de coeficiente k2=1.43
Dado que el consumo máximo horario se define como la hora de máximo consumo del día
de máximo consumo y de este valor no se tiene registro se ha propuesto realizar el aforo de los
tanques en el período de máximo consumo para el barrio, que corresponde a los días jueves y
viernes, debido a la presencia de la feria libre del mercado central del sector y en la estación de
99
verano; para el consumo máximo diario QMH según normativa, este valor corresponde desde
el 200% al 230% del consumo promedio diario anual (Qmd). Resultado de la tabla anterior se
ha obtenido el siguiente gráfico:
Figura N° 34: Consumo horario de agua del Barrio Cashapamba (2016).
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Puesto que el valor del coeficiente k2 obtenido de los registros efectuados es inferior al valor
establecido en los parámetros de diseño del DAPAC-R, que precisa la utilización de un valor
de 2.30, se optará por este valor, debido a las variaciones que presenta el sistema del Barrio
Cashapamba en el transcurso del día, en el cual, la población en las mañanas se dirige a sus
lugares de trabajo y/o estudio, a medio día regresa la población estudiantil y en la tarde y noche
la población económicamente activa retorna a sus hogares.
𝑄𝑀𝐻 = 𝑄𝑚𝑑 ∗ 𝑘2
Ecuación N° 8: Caudal máximo horario. EMAAP-Q, 2008.
Donde:
QMH = Caudal Máximo Horario
Qmd = Caudal medio diario
K2 = Coeficiente de consumo máximo diario (2.00 – 2.30)
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
CO
NS
UM
O H
OR
AR
IO (
l/s)
HORAS
VARIACIONES HORARIAS DE CONSUMO
Consumo promedio horario Qmd
100
𝑄𝑀𝐻 = 13.40 ∗ 2.30
𝑄𝑀𝐻 = 30.82 𝑙/𝑠𝑒𝑔
3.4 MEDICIÓN DE CAUDALES
Esta actividad consistió en realizar el aforo volumétrico de los tanques de almacenamiento
en el lapso de tres días consecutivos. Se tomaron mediciones en un determinado intervalo de
tiempo y la variación de la altura fue obtenida con la ayuda de una regla limnimétrica de madera
con una apreciación de ± 1.00 mm.
3.4.1 Caudal de ingreso
Tabla N° 31: Caudal de ingreso al tanque Cashapamba 1 (TC-1).
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
PROVINCIA: TESISTAS: CARLOS MONTALVO R.
CANTON: WILLIAM MORILLO M.
PARROQUIA: SANGOLQUÍ HOJA No. 1
NORTE: SUR:
ESTE: OESTE:
NORTE:
ESTE:
HORA
FECHA 9/9/2016 10/9/2016 11/9/2016
8:00 2.38 2.33 2.42 2.38 499.69
19.82 10 33.03
8:10 2.4 2.47 2.54 2.47 519.51
19.82 10 33.03
8:20 2.57 2.54 2.59 2.57 539.33
19.82 10 33.03
8:30 2.66 2.69 2.64 2.66 559.15
19.82 10 33.03
8:40 2.77 2.73 2.75 2.75 578.97
19.82 10 33.03
8:50 2.88 2.85 2.83 2.85 598.79
19.82 10 33.04
9:00 2.94 2.95 2.93 2.94 618.61
33.03
ALTURA DE AGUA m PROMEDIO DE
ALTURAS
m
VOLUMEN
m3
∆V
m3
∆T
min
CAUDAL
l/s
CAUDAL PROMEDIO
FECHA: 12 de marzo de 2016 HORA DE INICIO: 8:00
TOMA DE DATOS
NIVEL MÁXIMO DE OPERACIÓN:2.40 m ALTURA TOTAL: 7.75 m
NIVEL MÍNIMO DE OPERACIÓN:1.20 m COTA TERRENO: 2618.44 m.s.n.m
NOMBRE DEL TANQUE: CASHAPAMBA 1 "TC-1"COORDENADAS:
9962796.87
TIPO DE RESERVA: RECTANGULAR- SUPERFICIAL 787156.65
LÍMITES:--------------------
LÍMITES:--------------------
-------------------- --------------------
REGISTRO DE CAUDALES
FORMULARIO DE EVALUACIÓN
PICHINCHA
RUMIÑAHUI
ÁREAS DE ABASTECIMIENTO: -------------------- TIPO DE ZONIFICACIÓN:
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
PROYECTO DE GRADUACIÓN
REDISEÑO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE DEL BARRIO CASHAPAMBA DESDE EL TANQUE DE RESERVA CASHAPAMBA HASTA EL TANQUE DE
RESERVA DOLORES VEGA, UBICADO EN LA PARROQUIA SANGOLQUÍ, CANTÓN RUMIÑAHUI, PROVINCIA DE PICHINCHA.
FICHAS DE DATOS Y CARACTERISTICAS
101
Para la determinación del caudal de ingreso se procedió a cerrar las válvulas de salida del
tanque y se registró las variaciones en un intervalo de diez minutos. Los resultados obtenidos
en el aforo se registran en la tabla siguiente.
Se estimó que el caudal promedio que se encuentra ingresando al tanque de almacenamiento
es de 33.03 l/s, considerando el aporte de las dos vertientes que abastecen al mismo.
3.4.2 Caudal de salida
Para la determinación del caudal de salida se procedió a cerrar las válvulas de ingreso de
caudal al tanque y se registró las variaciones en un intervalo de diez minutos. Los resultados
obtenidos en el aforo se registran en la tabla siguiente.
Tabla N° 32: Caudal de salida del tanque Cashapamba 1 (TC-1).
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
PROVINCIA: TESISTAS: CARLOS MONTALVO R.
CANTON: WILLIAM MORILLO M.
PARROQUIA: SANGOLQUÍ HOJA No. 1
NORTE: SUR:
ESTE: OESTE:
NORTE:
ESTE:
HORA
FECHA 9/9/2017 10/9/2017 11/9/2017
10:00 2.09 2.1 2.1 2.1 440.82
26.63 10 44.39
10:10 1.96 1.98 1.97 1.97 414.19
27.33 10 45.55
10:20 1.84 1.86 1.82 1.84 386.86
28.03 10 46.72
10:30 1.73 1.72 1.67 1.71 358.83
26.63 10 44.39
10:40 1.57 1.59 1.58 1.58 332.2
28.03 10 46.72
10:50 1.44 1.46 1.44 1.45 304.16
27.33 10 45.55
11:00 1.31 1.33 1.31 1.32 276.83
45.55
CAUDAL
l/s
CAUDAL PROMEDIO
FECHA: 12 de marzo de 2016 HORA DE INICIO: 8:00
TOMA DE DATOS
ALTURA DE AGUA m PROMEDIO DE
ALTURAS
m
VOLUMEN
m3
∆V
m3
∆T
min
NIVEL MÁXIMO DE OPERACIÓN:2.40 m ALTURA TOTAL: 7.75 m
NIVEL MÍNIMO DE OPERACIÓN:1.20 m COTA TERRENO: 2618.44 m.s.n.m
NOMBRE DEL TANQUE: CASHAPAMBA 1 "TC-1"COORDENADAS:
9962796.87
TIPO DE RESERVA: RECTANGULAR- SUPERFICIAL 787156.65
LÍMITES:--------------------
LÍMITES:--------------------
-------------------- --------------------
REGISTRO DE CAUDALES
FORMULARIO DE EVALUACIÓN
PICHINCHA
RUMIÑAHUI
ÁREAS DE ABASTECIMIENTO: -------------------- TIPO DE ZONIFICACIÓN:
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA EN CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA
CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL
PROYECTO DE GRADUACIÓN
REDISEÑO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE DEL BARRIO CASHAPAMBA DESDE EL TANQUE DE RESERVA CASHAPAMBA HASTA EL TANQUE DE
RESERVA DOLORES VEGA, UBICADO EN LA PARROQUIA SANGOLQUÍ, CANTÓN RUMIÑAHUI, PROVINCIA DE PICHINCHA.
FICHAS DE DATOS Y CARACTERISTICAS
102
Se estimó que el caudal promedio que sale desde el Tanque Cashapamba 1 es de 45.55 l/s
siendo éste un valor mayor al del caudal de ingreso razón por la cual el tanque no funciona a
la capacidad para el que fue diseñado.
3.4.3 Volumen de agua producido
De los aforos en campo de los caudales de ingreso a los tanques Barrio Cashapamba y
Cashapamba 1 de las diferentes vertientes obteniendo los siguientes caudales como se indica
en la siguiente tabla.
Tabla N° 33: Caudal de ingreso desde las fuentes.
FUENTE CAUDAL
(l/s)
Vertiente El Molinuco 20.04
Vertiente Luz de América 11.00
Pozo profundo Cashapamba 13.00
TOTAL 44.04 l/s
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
De la sumatoria de los caudales se obtiene un valor de 44.04 l/s, que sería el caudal que se
esta producción dando un valor de 346896 m3 al año.
3.4.4 Volumen de agua facturado
De acuerdo a datos proporcionados por la DAPAC-R para el barrio Cashapamba se
contemplan los siguientes volúmenes de facturación para el año 2016:
Tabla N° 34: Volúmenes de facturación Barrio Cashapamba año 2016.
MES Volumen m3
ENERO 17007
FEBRERO 16455
MARZO 16459
ABRIL 13943
MAYO 16274
103
MES Volumen m3
JUNIO 15115
JULIO 18041
AGOSTO 17601
SEPTIEMBRE 13444
OCTUBRE 17631
NOVIEMBRE 16656
DICIEMBRE 13499
TOTAL 192125
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
A continuación, se observa la tendencia de los consumos mensuales facturados
Figura N° 35: Consumos mensuales facturados en el Barrio Cashapamba año 2016.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Del análisis del grafico el mes de mayor consumo es el de julio con 18041 m3 y el mes de
menor consumo es el mes de agosto con 13444 m3, dando un volumen total de facturación de
192125 m3.
3.4.5 Índice de agua no contabilizado
El agua no contabilizada resulta de la diferencia entre el volumen de agua que produce un
sistema y el volumen que se entrega y factura a los usuarios del mismo.
1700716455 16459
13943
1627415115
18041 17601
13444
1763116656
13499
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
CONSUMOS MENSUALES FACTURADOS AÑO 2016
CONSUMOS m3
104
Se calcula mediante un indicador, que representa la relación entre el volumen total que se
suministra a la red y el volumen de agua que se factura a los usuarios en un periodo
determinado.
IANC (%) =VP − VF
VP
Ecuación N° 9: Índice de agua no contabilizada. EMAAP-Q, 2008.
Donde:
INAC = Índice de Agua No Contabilizada
Vp = Volumen de agua Producido m3
Vf= Volumen de agua Facturado m3
Donde el índice de agua no contabilizado es igual a:
IANC (%) =346896 − 192125
346896
IANC (%) = 44.61 %
Este indicador es clave para una empresa de agua potable para realizar los esfuerzos
necesarios para tomar los correctivos necesarios que permita una reducción de este parámetro.
El índice de agua potable para el sector del Barrio Cashapamba se encuentra sobre el valor
límite superior que establece el Banco Mundial que estima un valor límite del 25 %.
3.4.6 Balance hidráulico de la red
Una vez evaluadas las disponibilidades y calculadas las demandas de agua en los sectores
que abaste el sistema, se procedió a efectuar el balance hidráulico por vertientes y por zona de
aportación. El periodo de análisis fue cada cinco años partiendo como base el año 2016, y
considerando una tasa de crecimiento anual del 2.99 %, un porcentaje de agua no contabilizada
del 44.61 %, una cobertura de servicio del 90.62 %.
105
El aporte de las vertientes con las que cuenta el sistema y las mismas que se emplearon en
el análisis se detalla a continuación en la siguiente tabla.
Tabla N° 35: Balance de oferta y demanda del sistema.
FUENTE CAUDAL
(l/s) CONDUCCIÓN SISTEMA
Vertiente El Molinuco 20.04 Gravedad Sistema Cashapamba
Vertiente Luz de América 11.00 Gravedad Sistema Cashapamba
Pozo profundo Cashapamba 13.00 Bombeo Sistema Cashapamba
TOTAL 44.04 l/s
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
De la tabla se determina que el sistema cuenta con un caudal de aporte de las vertientes de
40.04 l/s.
La metodología de cálculo consistió en una resta algebraica entre las disponibilidades y las
demandas. Para determinar del valor total de la demanda del sistema se consideró la división
por barrios, tal como se lo indica en el Anexo D.
Tabla N° 36: Balance de oferta y demanda del sistema.
AÑO DMD
(l/s)
OFERTA (l/s) TOTAL
OFERTA
(l/s)
BALANCE
OFERTA
DEMANDA
(l/s)
Vertiente El
Molinuco
Vertiente Luz
de América
Pozo profundo
Cashapamba
2016 44.90 20.04 11.00 13.00 44.04 -0.86
2021 49.65 20.04 11.00 13.00 44.04 -5.61
2026 54.96 20.04 11.00 13.00 44.04 -10.92
2031 60.65 20.04 11.00 13.00 44.04 -16.61
2036 66.68 20.04 11.00 13.00 44.04 -22.64
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Del análisis de los resultados obtenidos en el balance hidráulico se determinó que el sistema
presenta un déficit de 0.86 l/s, en el año base de estudio y un valor de 22.64 l/s al final del año
106
2036, esto sebe a que el porcentaje de agua no contabiliza es del 44.61 %, siendo un valor
preocupante que requiere de correctivos que permita la reducción del mismo exista un mejor
aprovechamiento de los recursos hídricos.
Con la finalidad de cubrir el déficit del recurso el DAPAC-R ha implementado un estudio
que permita la redistribución del caudal de aportación proveniente de la vertiente El Molinuco,
así como la implementación de una nueva tecnología de control como la implementación de
válvulas de altitud que permitan el cierre automático del caudal de ingreso en los tanques de
almacenamiento con lo cual se controla el rebose que pueda darse en las horas de menor
consumo, un rediseño de las redes de distribución para corregir cualquier eventualidad
defectuosa que pudo darse en su proceso constructivo, con lo cual se conseguirá un mejor
manejo de los sistemas de abastecimiento.
.
107
CAPITULO IV
EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE AGUA EXISTENTE
4.1 ANÁLISIS, EVALUACIÓN HIDRÁULICA, SANITARIA Y ESTRUCTURAL DE
LOS COMPONENTES DE LA RED.
El sector de Cashapamba en la actualidad posee un sistema de agua potable que por
diferentes causas no presta un servicio adecuado, para esto se ha optado por realizar un análisis
a los componentes de la red, evaluando los parámetros hidráulicos, sanitarios y estructurales
de los mismos mediante el uso de hojas de registro previamente realizadas que contengan la
mayor cantidad posible de información que detalle cada estructura analizada, como se indicará
más adelante.
El propósito de la evaluación de la red de distribución del Barrio Cashapamba es obtener
información relevante del funcionamiento de la misma, sus componentes y situación actual.
Datos generales del sistema:
Entidad ejecutora: Municipio de Rumiñahui/DAPAC-R
Año de ejecución: 1960
Tiempo de funcionamiento: 25 años.
Tipo de fuente: Vertiente y pozo profundo.
Número de fuentes: 3, El Molinuco, Luz de América y Pozo Cashapamba.
Diámetros tuberías de aducción: 200 mm y 160 mm.
Tipo de sistema: Gravedad.
Tubería: PVC, 1.25 MPa.
Número de reservas 2
Número de conexiones domiciliarias: 551
108
Número de conexiones públicas (grifos o piletas): 4
Funcionamiento del sistema: Continuo.
Horas pico de servicio al día: 5:00 a 8:30 am.
Figura N° 36: Esquematización del sistema actual de distribución del Barrio Cashapamba.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
109
Para la evaluación del sistema, se efectuó en cuatro redes diferentes, la primera, tercera y
cuarta que competen al Tanque Cashapamba 1 y que cubre al Conjunto y Urbanización
Cashapamba y una línea de transmisión al tanque Dolores Vega respectivamente. La segunda
que pertenece al tanque Barrio Cashapamba y alimenta exclusivamente a este.
Esta red lleva más de 25 años en servicio y el material de las tuberías es de PVC-P, unión
espiga – campana y que puede soportar una presión de trabajo de 1.25 MPa.
4.1.1 Captaciones.
Captación El Molinuco.
La captación El Molinuco se encuentra a cinco minutos de caminata desde las cabañas del
Refugio Ecológico Molinuco a través de un sendero, esta vertiente provee de un caudal de
252.65 l/s para todo el cantón Rumiñahui; las obras de captación de la vertiente fueron
inauguradas el 2 de mayo de 1992, después de tres años de construcción y aporta un caudal de
20.04 l/s al Tanque Cashapamba 1.
La vertiente principal tiene una estructura de protección tipo casa, ante posibles derrumbes
de la montaña y en las demás tienen estructuras tipo galerías, como seguridad se encuentra
revestidas con hormigón las tuberías que salen de cada una de las galerías hacia el tanque de
almacenamiento, este caudal es transportado por tubería de PVC de 600 mm hacia el aireador,
debido a las cantidades de CO2 que presenta el agua de las vertientes, en el aireador hay tres
niveles de composición, luego de la transferencia de gases el agua es transportada por gravedad
a los diferentes sistemas.
Captación Luz de América.
La captación Luz de América está ubicada junto al barrio del mismo nombre, a 10 minutos
del Instituto Agropecuario Superior Andino IASA, esta captación provee un caudal de 11.00
l/s. Antes de llegar a los tanques de almacenamiento se encuentra una estructura de derivación
110
de caudales a modo de bypass hacia el Tanque Cashapamba 1 con tubería de PCV de 200 mm,
y con tubería de PVC de 160 mm al Tanque Barrio Cashapamba. Este caudal es captado por
medio de dos perforaciones en la parte baja de la montaña de cerca de 50 m. de altura.
4.1.2 Pozo profundo
Pozo profundo Cashapamba
La estación de bombeo Cashapamba se encuentra en estado operativo y con un estado
técnico bueno, a una distancia de cinco metros del tanque Cashapamba 1 y abastece con un
caudal de 13.00 l/s a este. El pozo de abastecimiento tiene una profundidad de 120.00 m, la
bomba es de eje vertical de tipo sumergible con una potencia de 25.00 HP, trifásico, y se
encuentra a 84.00 m de profundidad. Según estudios realizados por el GADMUR se ha
identificado que el nivel estático está a los 50.00 m y el dinámico a los 80.00 m. Los resultados
de la evaluación hidráulica comprenden:
Cota de la estación de bombeo: 2618.52 m.s.n.m.
Caudal de succión: 13.00 l/s (actualizado julio 2016)
Horas de bombeo: 24 horas permanentes.
Diámetro del pozo: 200 mm.
Diámetro de impulsión: 250 mm.
Diámetro de succión: 150 mm.
Velocidad: 3500 R.P.M.
Voltaje: 220 V.
Eficiencia: > 60.00 %
A más de la evaluación hidráulica se comprobó el estado del sistema de bombeo que se lo
cataloga como bueno, existiendo mantenimiento periódico del mismo.
111
4.1.3 Reservas.
Tanque Cashapamba 1
Esta unidad tiene las funciones de tanque rompe presión, sedimentador y reserva, está
ubicado en el margen sur de la quebrada, a 2618.44 m.s.n.m., sus coordenadas UTM son: latitud
9962796.87, longitud 787156.65. Es un tanque superficial de forma rectangular con capacidad
de 800.00 m3, que se encuentra a aproximadamente 550 m de la población y cuyo afluente es
la captación El Molinuco.
Tabla N° 37: Información geográfica Tanque Cashapamba 1 (TC-1).
NOMBRE CÓDIGO COORDENADAS UTM COTA
Norte Este m.s.n.m.
Tanque
Cashapamba 1 TC-1 9962796.87 787156.65 2618.44
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
El tanque de reserva fue construido en el año de 2001 por iniciativa del DAPAC-R, por lo
que cuenta con planos de diseño y construcción.
El tanque es de forma cúbica, sus dimensiones externas son de 14.50 m x 14.50 m y 4.85 m
altura total, y con una altura de 3.75 m hasta la tubería de desborde, con dos paredes de 0.25 m
de espesor de hormigón armado, la losa de fondo es de hormigón armado de 0.35 m de espesor,
no posee seguridades o anclajes de ningún tipo, cuenta con un sistema de desinfección basado
en cloro gas (Cl2) con una dosificación de 1.5 mg/l, por cualquier percance o falla mecánica
del sistema de potabilización se tiene como alternativa la utilización el hipoclorito de calcio
Ca(ClO)2 granular en una dosificación de 2 mg/l.
De la información recopilada, se puede concluir que el tanque de almacenamiento (TC-1):
112
Su estado es mayormente bueno, no presenta fisuras, agrietamientos o patologías
estructurales exteriores notables.
La cámara de válvulas se encuentra de forma independiente, en los costados opuestos
de las paredes del tanque presenta tuberías con fugas menores debido a una rotura.
La cámara de válvulas de entrada al tanque cuenta con tuberías de PVC de unión espiga
campana E/U de 1.25 MPa, por tal virtud requieren de su remplazo para cumplir con
las especificaciones de diseño establecidas por el DAPAC-R.
El tanque de almacenamiento no cuenta con una válvula de altitud que controle los
niveles de agua que permita el control del caudal de ingreso y el cierre cuando alcanza
la altura preestablecida.
El tanque no cuenta con un sistema que permita la medición de los niveles de agua,
sean estos limnímetros o similares.
La cámara de válvulas de salida no cuenta con un medidor de caudal que registre la
cantidad de agua entregados a los usuarios.
Figura N° 37: Cámara de válvulas, Barrio Cashapamba.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
113
Tabla N° 38: Evaluación y características hidráulicas, sanitarias y estructurales del
Tanque Cashapamba 1 (TC-1).
EVALUACIÓN PARÁMETROS
HIDRÁULICA
Caudal de entrada: 33,04 l/s
Tubería de entrada: 200 mm
Tubería de salida: 200 mm
Tipo de tubería: PVC-P E/C, U/E 1,25 MPa
Válvulas de control: Tipo de compuerta
Volumen máximo de reserva: 800 m3
Tiempo de llenado: 6:44:05 horas
Altura útil: 2,54 m
Volumen de reserva disponible: 515,78 m3
Volumen de reserva requerido: 336,40 m3
SANITARIA Condiciones generales: Buenas/suficiente
ESTRUCTURAL
Tipo de construcción: Mampostería doble pared
Forma: Rectangular
Espesor pared: 0,40 m doble pared
Espesor losa: 0,25 m
Cimentación: 0,50 m losa de cimentación
Observaciones: No presenta daños.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Tanque Barrio Cashapamba
El tanque de reserva fue construido por iniciativa del ex - EIOS en la década de 1960. Este
tanque tiene como vertiente a Luz de América. A su salida cuenta con un bypass proveniente
del Tanque Cashapamba 1 para el caso de emergencia o mantenimiento que presente
114
Tabla N° 39: Información geográfica del Tanque Barrio Cashapamba (TB).
NOMBRE CÓDIGO COORDENADAS UTM COTA
Norte Este m.s.n.m.
Tanque Barrio
Cashapamba TB 9962825.83 787178.80 2616.68
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
El tanque Barrio Cashapamba se encuentra frente al tanque Cashapamba 1, es de forma
cilíndrica y posee un perímetro exterior aproximado de 8.80 metros cuyas paredes tienen un
espesor de 0.15 m, teniendo un radio libre de almacenamiento de 1.25 m, una altura total de
2.00 m y una altura hasta llegar a las tuberías de desborde de 1.80 m, estas dimensiones le
permiten a este tanque almacenar 10 m3 de agua.
Cuenta con un sistema de desinfección mediante la cloración del agua por la aplicación de
cloro gas (Cl2), en una dosificación 1.5 mg/l, aunque anteriormente se utilizaba hipoclorito de
calcio, pero fue tecnificado.
Se puede concluir que el tanque de almacenamiento Tanque Barrio Cashapamba (TB).
La estructura se encuentra en un deficiente estado debido a la antigüedad del mismo,
además que la capacidad que presenta el tanque ya no abastece los requerimientos que
presenta el barrio en la actualidad.
Presenta patologías externas, como fisuras y agrietamientos ligeramente visibles,
debido a un estado de vetustez de los materiales que lo componen.
Las tuberías que alimentan al tanque son de 200 mm PVC-P E/C de 1.25 MPa.
El sistema del flotador regulador de niveles presenta deterioro provocando una pérdida
de agua por la parte de la tapa de ingreso de mantenimiento.
Las tuberías de ingreso presentan unas perforaciones para la colocación de unas
válvulas de aire, las cuales no han sido colocadas provocando fugas que son cubiertas
por unos troncos de madera, cómo se observa en el Anexo D.
115
La cámara de válvulas de ingreso presenta un deterioro en sus paredes lo cual ha
provocado la oxidación de algunos elementos.
No cuenta con un sistema de seguridad adecuado, debido a que la puerta de ingreso se
encuentra deteriorada.
A continuación, se detallan los aspectos de la evaluación hidráulica, sanitaria y
estructural:
Tabla N° 40: Evaluación y características hidráulicas, sanitarias y estructurales del
Tanque Barrio Cashapamba (TB).
EVALUACIÓN PARÁMETROS
HIDRÁULICA
Caudal de entrada: 11,00 l/s
Tubería de entrada: 160 mm
Tubería de salida: 110 mm
Tipo de tubería: PVC-P E/C, 1,25 MPa
Válvulas de control: Tipo de compuerta
Volumen máximo de reserva: 10 m3
Tiempo de llenado: 0:15:15 horas
Altura útil: 1,54 m
Volumen de reserva disponible: 7,56 m3
Volumen de reserva requerido: 11,30 m3
SANITARIA Condiciones generales: Regulas/insuficiente
ESTRUCTURAL
Tipo de construcción: Hormigón armado
Forma: Cilíndrica
Espesor pared: 0,15 m
Espesor losa: 0,10 m
Cimentación: 0,90 m
Observaciones: No presenta daños, ligeras
fisuras y fugas
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
116
4.1.4 Red de distribución.
La red de distribución ha sido construida paulatinamente de acuerdo al crecimiento de la
población desde la década de 1960, razón por la cual su concepción inicial ha pasado de un
sistema funcional a otro ligeramente deficiente técnicamente, además del paso del tiempo y
vetustez de los materiales que la conforman.
Tabla N° 41: Evaluación y características hidráulicas, sanitarias y estructurales de la red
de distribución existente.
EVALUACIÓN PARÁMETROS
HIDRÁULICA
Caudal por red: 15.04; 7.00 l/s
Diámetro tubería salida: 200; 200 mm
Tipo de tubería: PVC-P E/C, 1.25 MPa
Presión máxima de trabajo: 51.96 m.c.a.
Cota de salida: 2614.88 m.s.n.m
Cota más alta: 2595.66 m.s.n.m
Cota más baja: 2551.53 m.s.n.m
Qmd actual: 1.03 l/s
Pendiente red principal: 4.00 %
Coef. de pérdidas hidráulicas: 1.15
Número de válvulas: 10
Tipo de válvulas: Compuerta
SANITARIA Condiciones generales: Buenas/insuficiente
ESTRUCTURAL Condiciones generales: Buenas/insuficiente
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
El tipo de material utilizado en la totalidad de la red es PVC-P E/C, unión espiga campana
de 1.25 MPa, mientras que, en las acometidas domiciliarias, son tubería de PVC roscable de
117
1.15 MPa, con un diámetro en su mayoría de ½” y con tuberías flexibles de polietileno de 0.32
MPa cuyo diámetro es igualmente de ½”.
La actual red de distribución del Barrio Cashapamba se encuentra conformada por cuatro
redes diferentes que alimentan a varias partes del sector.
Tabla N° 42: Tipos de redes Barrio Cashapamba.
RED CÓDIGO TIPO
Barrio R - BC Primaria
Conjunto R - CC Secundaria
Urbanización R - UC Terciaria
Tanque DV R - TDV Primaria (Conducción)
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
La red Conjunto que va desde el tanque Cashapamba 1 hasta el Conjunto Cashapamba y lo
alimente exclusivamente. La red Barrio parte desde el tanque Barrio Cashapamba, que incluye
un bypass del tanque Cashapamba 1 y que alimenta al barrio en mención, culminando su
abastecimiento en la Comuna del mismo nombre. La red Urbanización que parte desde el
Tanque Cashapamba 1 y abastece a la Urbanización Cashapamba. La red Tanque DV que parte
desde el Tanque Cashapamba 1 hasta el Tanque Dolores Vega siendo una línea de transmisión.
Tabla N° 43: Información de tuberías Barrio Cashapamba.
RED CÓDIGO
EDAD
TUBERÍAS
DIÁMETRO
NOMINAL LONG. RAMAL
años mm m
Conjunto R - CC 19 90, 160, 200 817.44
Barrio R - BC 35 40, 50, 90, 160, 200 7198.10
Urbanización R - UC 25 50, 90, 110, 160, 200 1497.60
Tanque DV R - TDV 25 160, 200 1615.42
LONGITUD TOTAL DE RED 11128.56
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
118
Se puede concluir entonces, que el sistema de redes existente:
La red de distribución se encuentra enterrada a una profundidad que varía entre los 0.80
m hasta 1.50 m.
Se encuentra en un estado medianamente bueno, siendo los causales más persistentes
las conexiones de ampliación de forma inapropiada en el crecimiento paulatino de la
población.
No presenta daños a lo largo de la red, por lo que se confirma su buen estado, las uniones
E/C no presentan fugas localizadas.
Las conexiones domiciliarias durante los recorridos efectuados se encuentran en
algunos de los casos en estado regular de funcionamiento, generalmente debido al
deterioro que presentan los accesorios como se indica en el Anexo E.
La red que parte desde el tanque TB presenta un número considerable de ramales
abiertos, por tal razón se da presenta un desequilibrio en las presiones del sistema que
lo abastece.
La red no presenta tapones de fogueo que permitan desaguar los sedimentos.
Evaluación y modelación de las redes de distribución
Para la determinación del estado actual del sistema de distribución del Barrio Cashapamba
se realizó su modelación mediante el software Epanet 2.0, a partir de la información recopilada
en las diferentes partes de la evaluación y trabajos de campo, que permitieron indicar de manera
aproximada el estado actual del sistema. Para el proceso de la evaluación de las redes de
distribución del barrio Cashapamba, se procedió de la siguiente manera:
Clasificación de la información proporcionada por la DAPAC–R,
Revisión de la información obtenida mediante la encuesta socioeconómica, catastro y
trabajos de campo realizados.
119
Esquematización de los sistemas de distribución para comprender su funcionamiento
hidráulico.
Dibujo de las redes de tuberías en el software AutoCAD 2013 (.dwg), respetando los
valores de cotas, longitud, diámetros (grosores de líneas y capas diferentes).
Se convirtió de formato DXF a un formato INP, con la ayuda del software EpaCAD, el
cual es capaz de reconocer de forma automática las principales propiedades de los
elementos que conforman la red de tuberías.
Se introdujo los valores por defecto en el software Epanet 2.0, y se abrió el modelo
hidráulico generado.
Se ajustó el modelo hidráulico en función de la información obtenida, de diámetros,
longitudes en tuberías, cotas, consumos en los nodos.
Se revisó minuciosamente que la información ingresada en el modelo sea la correcta
para que no exista, errores al momento de realizar la simulación.
Se seleccionó el modelo matemático a ser utilizado en el sistema, para sistemas
presurizados se recomienda trabajar con el modelo matemático propuesto por Darcy -
Weisbach.
Se ejecutó la simulación del modelo para un periodo estático o bajo diferentes
escenarios de funcionamiento.
Análisis de resultados de presiones en los nodos, para la calibración del modelo con los
datos obtenidos en campo.
Asignación de coeficiente de pérdidas por accesorios que conforman los sistemas.
Con base en los resultados logrados, se obtuvo los criterios para analizar las decisiones
en torno al mejoramiento del funcionamiento del sistema, como la reducción de
pérdidas y el incremento de presiones.
Actualización de los planos proporcionados, como se indica en el Anexo I.
120
4.1.5 Sectorización
La sectorización es la división o partición de la red en muchas pequeñas redes, con el fin de
facilitar su operación. De este modo, es mucho más sencillo controlar los caudales de entrada
en cada sector, las presiones internas de la tubería, la demanda y el consumo, así como las
pérdidas de agua, tanto en fugas como en usos no autorizados. Aún más, puede conducirse el
agua por la red primaria, sin exceso de conexiones con la secundaria, desde la fuente de
alimentación hasta los puntos más lejanos.
Para esto, y a partir del catastro realizado en el Capítulo II, se procedió con la determinación
del uso del suelo mediante un plano proporcionado por la DAPAC-R donde se observa que
actualmente el Barrio Cashapamba es de tipo residencial, no cuenta con fábricas, plazas de
mercado o áreas de concentración que requieran de gran dotación de líquido
Figura N° 38: Mapa de sectorización del Barrio Cashapamba.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
121
Lo que se espera es que, a través de la sectorización y regulación de presiones, se mejore
significativamente la eficiencia hidráulica de la red de distribución de agua potable en estudio,
recuperándose volúmenes importantes de agua potable, al reducirse en alto grado las fugas.
Para manejar la información de esta infraestructura, se utilizaron planos elaborados en
AutoCad, los cuales sirvieron para dar la ubicación referencial y caracterización de la
infraestructura del sistema.
Para la sectorización del Barrio Cashapamba se procedió de la siguiente manera:
Disponer de un plano de las manzanas existentes que abarque toda la zona que se
encuentra con servicio actualmente.
Una vez ubicados los sectores que abástense las redes a ser evaluadas se procede a
dividir en función de los límites de los predios.
Conteo del número de predios y viviendas de las áreas de cada división.
Elaboración de un cuadro de resumen del número de habitantes, el área de aportación
mismo que se encuentra en el Anexo E.
Una vez identificado estos valores se procede con el cálculo de los cuales que serán
ingresados en cada nodo destinado para cada división.
En los planos de evaluación se evidencia mejor la sectorización del barrio, así como el valor
del caudal ingresa para su modelación en el software Epanet 2.0
A continuación, se detalla los aspectos de la evaluación hidráulica, sanitaria y estructural,
para cada uno de los sistemas que se encuentran actualmente abasteciendo al barrio en estudio.
4.1.5.1.1 Resultados Red Conjunto Cashapamba R-CC
El sistema que abastece al conjunto habitacional Cashapamba R-CC, se encuentra
conformado por los siguientes elementos que se describen a mayor detalle en el Anexo D con
los respectivos resultados del programa.
122
Figura N° 39: Modelo hidráulico R-CC.
Fuente: Epanet 2.0, 2017.
Como se puede observar, la red Conjunto Cashapamba R-CC está compuesta por los nodos
n2 hasta n15, donde los nodos n11 y n15 son los que presentan un consumo medio de 1.33 l/s,
el restante de los nodos son nodos de control los cuales no presentan ningún consumo, parte
desde el Tanque Cashapamba 1 TC-1 que de acuerdo al programa es un reservorio, es decir, un
elemento que simula una fuente infinita de agua, cuya única propiedad es la cabeza
piezométrica total, por lo que la presión en este punto es cero. Se observa que la demanda
máxima para esta red es de 2.66 l/s en el nodo TC-1 que es el valor que el sistema está
extrayendo del reservorio y la demanda mínima es de 0.00 l/s en el nodo n7, dado que es un
nodo de control de presión.
Tabla N° 44: Resultados máximos y mínimos en nodos R-CC.
NODO/ÍTEM DEMANDA COTA PRESIÓN
l/s m.s.n.m. m.c.a
n7 0 2616.82 10.48
n11 1.33 2616.21 21.65
n15 1.33 2616.26 19.46
TC-1 (Reservorio) -2.66 2616.88 0
Fuente: Epanet 2.0, 2017.
TC-1
Cota
2596.00
2602.00
2608.00
2614.00
m
Diámetro
102.00
124.00
146.00
168.00
mm
Día 1, 12:00 AM
123
Figura N° 40: Presiones en los nodos R-CC.
Fuente: Epanet 2.0, 2017.
Cuenta con diámetros de tuberías de 200 mm entre los nodos TC-1 - n2, con diámetros 160
mm entre los nodos n2 – n9 de y con diámetros de 90mm del nodo n9 al n15.
Tabla N° 45: Máximos y mínimos en tuberías R-CC.
Tuberías Caudal Velocidad Pérdidas
Estado l/s m/s m/km
p8 3.99 0.77 7.36 Abierto
p10 2.00 0.38 2.15 Abierto
p13 2.00 0.38 2.15 Abierto
Fuente: Epanet 2.0, 2017.
Respecto a las tuberías, estas se encuentran en estado ABIERTO, es decir, no están bajo la
acción de ninguna válvula que limite o restrinja el recorrido del agua.
n11
n15
n7
TC-1
Presión
6.00
12.00
18.00
24.00
m
Día 1, 12:00 AM
124
Figura N° 41: Velocidad en tuberías R-CC.
Fuente: Epanet 2.0, 2017.
El sistema R-CC no presenta problemas graves con respecto a sus velocidades en tuberías
teniendo valores máximos de 0.77m/s en la tubería p8, con un caudal de 3.99 l/s., y con una
pérdida de carga de 7.36 m/Km, que corresponde a un valor de 0.27 m.c.a. en una longitud de
37.25 m., siendo un valor elevado, debido a que existe una reducción en el diámetro de tubería,
así también, tiene un valor de 0.38 m/s., en las tuberías p10 y p13, con un caudal de 2.00 l/s, y
con una pérdida de carga de 2.15 m/Km que es una valor de 0.00 215 m.c.a., por la longitud de
las tuberías, que es una valor bajo considerando la edad de las tuberías que lo conforman.
4.1.5.1.2 Resultados Red Barrio R-BC
El sistema que abastece al barrio Cashapamba R-BC, se encuentra conformado por los
siguientes elementos que se describen a mayor detalle en el Anexo D con los respectivos
resultados del programa.
Esta red está compuesta por 122 nodos y se extiende a lo largo del Barrio Cashapamba desde
el Tanque Barrio Cashapamba TB que de acuerdo al programa es un reservorio, como se indica
p10
p13
p8
TC-1
Velocidad
0.20
0.40
0.60
0.80
m/s
Día 1, 12:00 AM
125
en la figura y cuya presión en este punto es cero. Se observa que la demanda máxima para esta
red es de 0.43 l/s en el nodo n57 y la demanda mínima es de 0.07 l/s en el nodo n89 y n76,
Cuenta con diámetros de tuberías de 200 mm entre los nodos n1 a n2, con diámetros de 160mm
del nodo n2 al n11, en los ramales de la calle principal cuenta con tuberías de 50 mm y en las
pasajes y calles secundarias con 40 mm de diámetros.
Tabla N° 46: Máximos y mínimos en nodos R-BC.
Nodo Demanda Cota Presión
l/s m.s.n.m. m.c.a
n14 0.23 2605.8 16.48
n78 0.16 2598.1 61.57
n80 0.16 2598.77 43.52
n118 0.12 2600.09 31.10
TB (Reservorio) -8.01 2614.88 0.00
Fuente: Epanet 2.0, 2017.
Figura N° 42: Modelo hidráulico R-B.
Fuente: Epanet 2.0, 2017.
TB
Cota
2548.00
2566.00
2584.00
2602.00
m
Diámetro
62.00
94.00
126.00
158.00
mm
126
En la figura se observa un comportamiento de presiones por sectores, empezando por la
tubería principal que corresponde a la calle Antonio Tandazo hasta la calle Mariano Guamán,
a partir de este punto el sistema adquiere una presión mediana, caracterizada por el color verde,
las tuberías secundarias identificadas con color cian indican presiones buenas cuyas cotas son
altas respecto al tanque, los sectores identificados con color amarillo indican presiones
regulares debido principalmente por la altura piezométrica a la que llegan respecto del tanque.
Figura N° 43: Presiones en nodos R-BC.
Fuente: Epanet 2.0, 2017.
El sistema R-BC presenta una presión elevada de 61.57 m.c.a., en el n78 ubicado en una
cota de 2598.10, el sector de la Comuna Cashapamba en la calle Mariano es uno de los nodos
más distanciados de la red, en los nodos n86 y n87 se tiene una presión todavía alta de 51.80 y
51.92, en las cotas 2595.78 m.s.n.m., y 2596.16 m.s.n.m., respectivamente. El sistema presenta
presiones bajas de 15.33 a una cota de 2610.99, siendo un sector que presenta continuos
malestares a los usuarios de falta de presión del servicio.
n118
n78
n80
n14
TB
Presión
16.43
22.90
29.21
33.86
m
Día 1, 12:00 AM
127
Respecto a los resultados de caudales y velocidades máximas se tiene:
Tabla N° 47: Máximos y mínimos en tuberías R-BC.
Tuberías Caudal Velocidad Pérdidas
Estado l/s m/s m/km
p10 8.38 2.23 61.09 Abierto
p11 5.88 1.56 32.05 Abierto
p20 1.91 1.19 33.02 Abierto
p21 1.91 1.19 33.03 Abierto
p22 1.91 1.19 33.03 Abierto
Fuente: Epanet 2.0, 2017.
El sistema R-CC tiene una velocidad máxima de 2.23 m/s en la tubería p10, con un caudal
de 8.38 l/s., y con una pérdida de carga de 61.09 m/km que representa 0.061 m.c.a. por la
longitud de la tubería, por otro lado, la velocidad en las tuberías varía entre 1.75 m/s y 0.50 m/s
que son velocidades medias, en la simulación del modelo hidráulico se observa tuberías de
color rojo que presentan un valor de velocidad bajas o igual a cero como es el casos de la
tubería p28 debido a que en los nodos que están conectadas son nodos de control los cuales no
tienen una demanda.
Figura N° 44: Velocidad en tuberías R-BC.
Fuente: Epanet 2.0, 2017.
p19
p16
p20
p10
TB
p11
Velocidad
0.60
1.20
1.80
2.40
m/s
Día 1, 12:00 AM
128
4.1.5.1.3 Resultados Red Urbanización R-UC
El sistema que abastece la urbanización Cashapamba R-UC, se encuentra conformado por
los siguientes elementos que se describen a mayor detalle en el Anexo D con los respectivos
resultados del programa.
Figura N° 45: Modelo hidráulico R-UC.
Fuente: Epanet 2.0, 2017.
Tabla N° 48: Resultados máximos y mínimos en nodos R-UC.
Nodo Demanda Cota Presión
l/s m.s.n.m. m.c.a
n11 0.00 2595.66 15.63
n15 0.00 2586.83 20.22
n20 0.50 2605.47 36.10
n25 0.50 2604.65 39.79
TC-1 (Reservorio) -1.00 2614.88 0.00
Fuente: Epanet 2.0, 2017.
TC-1
Cota
2572.00
2584.00
2596.00
2608.00
m
Diámetro
70.00
100.00
130.00
160.00
mm
Día 1, 12:00 AM
129
Como se puede observar, la red Urbanización Cashapamba R-UC está compuesta por los
nodos n2 hasta n15, que parten desde el Tanque Cashapamba 1 TC-1, Se observa que la
demanda máxima para esta red es de 0.50 l/s en el nodo n20 y n25 y la demanda mínima es de
0.00 l/s en el nodo n11, Cuenta con diámetros de tuberías de 200 mm entre los nodos n1 y n2
con diámetros de 90mm del nodo n2 al n25.
Figura N° 46: Presiones en los Nodos R.-UC.
Fuente: Epanet 2.0, 2017.
Tabla N° 49: Máximos y mínimos en tuberías R-UC.
Tuberías Caudal Velocidad Pérdidas
Estado l/s m/s m/km
p8 1.13 0.70 13.06 Abierto
p13 1.13 0.70 13.06 Abierto
p22 0.56 0.35 3.87 Abierto
Fuente: Epanet 2.0, 2017.
Se observa un continuismo en la presión del sistema a lo largo de la tubería principal en la
Calle Antonio Tandazo hasta el pasaje Ascencio Mantilla que llega a la urbanización
n11
n15
n21
n25
TC-1
Presión
8.00
16.00
24.00
32.00
m
Día 1, 12:00 AM
n
11
130
Cashapamba. Este sistema R-UC no presenta problemas con respecto a sus presiones de trabajo
tiene una presión máxima de 39.79 m.c.a., en una cota de 2604.65 m.s.n.m., correspondiente
al nodo n25 del sistema, siendo un nodo distante de la R-UC, ubicado en el pasaje Ascencio
Mantilla, y una presión mínima de 15.63 m.c.a., en una cota de 2595.66 m.s.n.m.,
correspondiente al nodo n11, siendo un nodo intermedio ubicado en la calle Antonio Tandazo.
El sistema R-CC no presenta problemas con respecto a sus velocidades en tuberías teniendo
valores máximos de 0.51 m/s en las tuberías p8 y p9, con un caudal de 1.13 l/s., y con una
pérdida de carga de 13.06 m/km en p8 y p9 que representan 0.013 m.c.a. por la longitud de la
tubería, por otro lado, tiene un valor mínimo de 0.56 en las tuberías p21 y p22, con un caudal
d 0.56 l/s, y con una pérdida de carga de 3.87 m/Km que figura el 0.0038 m.c.a., por la longitud
de tubería, en ambas tuberías.
Figura N° 47: Resultados en tuberías velocidad R-BC.
Fuentes: Epanet 2.0, 2017.
p8
p13
p18
p22
TC-1
Velocidad
0.20
0.40
0.60
0.80
m/s
Día 1, 12:00 AM
131
4.1.5.1.4 Resultados Red Tanque Dolores Vega R-TDV
La línea de transmisión de que conecta a los tanques Cashapamba 1 TC-1 con el tanque
Dolores Vega TDV, se encuentra conformado por los siguientes elementos que se describen a
mayor detalle en el Anexo D con los respectivos resultados del programa.
Como se puede observar, la línea de transmisión R-TDV está compuesta por los nodos n2
hasta n30, que parten desde el Tanque Cashapamba 1 TC-1, cuenta con diámetros de tuberías
de 200 mm entre los nodos n2 al n28 y con diámetros de 160 mm del nodo n2 al n30.
Figura N° 48: Modelo hidráulico R-UC.
Fuente: Epanet 2.0, 2017.
A continuación, se indican los nodos de control que permiten verificar las presiones a lo
largo de la línea de transmisión.
Tabla N° 50: Máximos y mínimos en nodos R-UC.
Nodo Demanda Cota Presión
l/s m.s.n.m. m.c.a
n11 0.00 2603.23 7.57
n15 0.00 2596.31 9.47
n20 0.00 2592.39 14.46
TC-1 (Reservorio) -60.62 2614.88 0.00
TDV (Tanque) 60.62 2569.36 10.00
Fuente: Epanet 2.0, 2017.
CIUDADELA DEL EJÉRCITO
BARRIO CASHAPAMBA
dd
CONJUNTO HABITACIONAL CASHAPAMBA
001
007
009
017
020
024
012
001
010
032
034
036
040
052
054
056
058
064
066
068
074
076
078
030
031
072
068
070
TC-1
TDV
Cota
2565.36
2577.93
2586.83
2600.35
m
Diámetro
150.00
160.00
170.00
180.00
mm
Día 1, 12:00 AM
132
Se observa una continuidad en la presión del sistema a lo largo de la tubería principal en la
Calle Antonio Tandazo hasta la Av. E35, Este sistema R-TDV no presenta problemas con
respecto a sus presiones de trabajo tiene una presión máxima de 19.88 m.c.a., en una cota de
2555.10 m.s.n.m., correspondiente al nodo n30 del sistema, y una presión mínima de 0.35
m.c.a., en una cota de 2612.89 m.s.n.m., correspondiente al nodo n4, siendo un nodo inicial
ubicado en la calle Antonio Tandazo.
Figura N° 49: Presiones en nodos R- TDV.
Fuente: Epanet 2.0, 2017.
Respecto a los resultados de caudales y velocidades máximas se tiene:
Tabla N° 51: Resultados en tuberías R-TDV.
Tuberías Caudal Velocidad Pérdidas
Estado l/s m/s m/km
p8 60.62 2.36 21.32 Abierto
p13 60.62 2.36 21.32 Abierto
p18 60.62 2.36 21.32 Abierto
p22 60.62 2.36 21.32 Abierto
Fuente: Epanet 2.0, 2017.
Donde se puede observar que los valores son iguales, puesto que no existe consumo a lo
largo de la línea de transmisión.
CIUDADELA DEL EJÉRCITO
BARRIO CASHAPAMBA
dd
CONJUNTO HABITACIONAL CASHAPAMBA
001
007
009
017
020
024
012
001
010
032
034
036
040
052
054
056
058
064
066
068
074
076
078
030
031
072
068
070
TC-1
n11
n20
n15
TDV
Presión
6.00
12.00
18.00
24.00
m
Día 1, 12:00 AM
133
El sistema R-CC no presenta problemas con respecto a sus velocidades en tuberías teniendo
valores constantes en todas las tuberías que lo conformas, con un caudal de 60.62 l/s., y con
una pérdida de carga de 21.31 m/km que representan 0.021 m.c.a. por la longitud de la tubería,
debido a que es una línea de transmisión entre tanques.
Figura N° 50: Velocidad en tuberías R-TDV.
Fuente; Epanet 2.0, 2017.
Evaluación de las válvulas del sistema.
Los dispositivos de control son las válvulas que se encuentran a lo largo de la red y que
permiten realizar trabajos de control y reparaciones cuando el sistema así lo amerite; mediante
las cuales se logra regular y controlar el flujo de agua a través de las tuberías.
Para la respectiva evaluación de las válvulas se procedió a ubicar las cajas de válvulas, y
determinar el tipo y diámetro, en algunos lugares presenta inconvenientes en su identificación
debido a la presencia de escombros, arena, pavimento, dificultando la correcta evaluación de
estos elementos. Adicionalmente las redes R-CC y R-UC cuentan con válvulas mariposas tipo
wafer a la salida del tanque Cashapamba 1, como se indica en el anexo E.
CIUDADELA DEL EJÉRCITO
BARRIO CASHAPAMBA
dd
CONJUNTO HABITACIONAL CASHAPAMBA
001
007
009
017
020
024
012
001
010
032
034
036
040
052
054
056
058
064
066
068
074
076
078
030
031
072
068
070
TC-1
p8
p18
p13
TDV
Velocidad
0.01
0.10
1.00
2.00
m/s
Día 1, 12:00 AM
134
Tabla N° 52: Resumen de válvulas Barrio Cashapamba.
RED CÓDIGO
VÁLVULAS
ø 63
mm
ø 90
mm
ø 110
mm
ø 160
mm
ø 200
mm
Conjunto R - CC - 1 1 - -
Barrio R - BC 6 - - - -
Urbanización R - UC 1 - 1 - -
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Evaluación de los hidrantes del sistema.
Se consideran puntos en los cuales se abastece de agua en caso de incendios con el fin de
sofocarlos, son elementos de hierro fundido.
Las diferentes redes presentan una deficiencia en el número de hidrantes para los diferentes
sectores del Barrio Cashapamba.
A continuación, se presenta el resumen de hidrantes existentes en las diferentes redes.
Tabla N° 53: Resumen de hidrantes Barrio Cashapamba.
RED Código Hidrantes
ø 63 mm ø 90 mm ø 110 mm
Conjunto R - CC 3 - -
Barrio R - BC 1 - 1
Urbanización R - UC - - 1
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
4.2 DIAGNÓSTICO DEL SISTEMA EXISTENTE.
El actual sistema de distribución de agua potable se ha ido modificando poco a poco con el
paso del tiempo con la finalidad de satisfacer las demandas de la población creciente, esto ha
hecho que se siga extendiendo sin un adecuado sustento técnico, ocasionando un sistema de
ramales abiertos excesivos, que incumplen los parámetros hidráulicos de presión en nodos y
de velocidad en tuberías.
135
Las diferentes redes evaluadas cuentan con sistemas de válvulas de compuerta, las cuales
solo pueden trabajar totalmente abierta o totalmente cerrada, por lo cual no es recomendable
su utilización para la regulación del gasto, es decir que trabaje parciamente abierta a la salida
de los tanques o en algunos puntos críticos de las redes. Existe un inadecuado número de
hidrantes que pueda cubrir con las necesidades de la población del barrio Cashapamba ante un
incendio, el mantenimiento previsto para estos elementos se nulo, lo cual ha provocado un
deterioro.
4.3 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Las redes R-CC, R-UC cumplen con los parámetros establecidos en la normativa dentro
de los parámetros hidráulicos de presiones en nodos superiores a los 15 m.c.a y de
velocidad en tuberías.
La red R-BC, presenta en ciertos sectores del barrio parámetros hidráulicos acorde a la
Normativa vigente de presiones en nodos y de velocidad en tuberías.
Dado que los parámetros de diseño de redes de agua potable han sido actualizados en
el pasar del tiempo existen tuberías que no cuentan con el diámetro mínimo, en este
caso, de 63 mm exigido por la normativa vigente, por tal razón requiere un rediseño de
los sistemas que pueda satisfacer las demandas actuales y futuras de la población.
El tipo de material de las tuberías no cumple con las bases de diseño establecidos en la
normativa de la DAPAC-R, que estable tubería de PVC de 1.25 MPa con U/E unión
elastomérica., puesto que el sistema está conformado en su totalidad por uniones
pagables.
De la evaluación se observó, que, a pesar, de que varios tramos del sistema presentan
un funcionamiento hidráulico adecuado en su gran mayoría se recomienda el rediseño
de las redes por haber ya cumplido el tiempo de vida útil de sus materiales, así como la
deficiencia de presiones que presenta en varios sectores de la red.
136
En el rediseño de los sistemas se prevé la conformación de redes cerradas que presenten
un mejor funcionamiento y balance de caudales dado que el actual sistema registra
demasiados ramales abiertos.
Los materiales de las tuberías de los sistemas ya cumplieron su tiempo de vida útil, en
algunos sectores superan los 25 años de servicio.
137
CAPÍTULO V
MÉTODOS DE DISEÑO DE REDES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE
5.1 GENERALIDADES
Una red de abastecimiento de agua potable es un conjunto de obras de ingeniería
concatenadas que permiten el transporte de agua potable a las viviendas. Este sistema tiene
como funciones primarias:
Proveer agua potable a los usuarios de forma sanitariamente segura:
Aprovisionar suficiente agua en cualquier punto del sistema.
La red de distribución inicia en el reservorio, pasando a la red de distribución hasta llegar a
las viviendas de los usuarios mediante las acometidas domiciliarias. Consta de estaciones de
bombeo (de ser requeridas), tuberías principales, secundarias y terciarias.
Para el diseño hidráulico de una red de distribución, el diseñador se enfrenta a una serie de
retos, tales como: diámetros de tubería que transportan el caudal, presión interna de las tuberías,
dimensionamiento de elementos adicionales como: tanques, bombas.
El diseñador tiene dos alternativas para enfrentar estos retos:
Una alternativa empírica basada en la experiencia del diseñador, en la cual se
construye el sistema según las mejores hipótesis de diseño, determinando el
rendimiento del sistema conforme avanza el proyecto, realizando los ajustes
necesarios en caso de que el sistema construido no funcione adecuadamente hasta
obtener una solución satisfactoria.
La segunda alternativa, ya más técnica, utiliza modelos hidráulicos que permiten
determinar una opción adecuada del sistema, adoptando diversas formas, desde una
versión a escala del original a un conjunto de ecuaciones matemáticas.
138
Cabe indicar que todos los métodos numéricos de análisis de redes de distribución se basan
en dos principios básicos que se cumplen independientemente de la configuración y elementos
que componen el sistema, estos son:
Ecuación de conservación de masa en nodos.
Ecuación de conservación de energía aplicadas a un flujo incompresible a través de un
sistema a presión (Principio de Bernoulli).
Por lo que para el cumplimiento de estos principios se deben tener como datos conocidos:
Caudales q internos que circulan por las tuberías.
Caudales Q externos demandados por los nodos.
Altura piezométrica H y presión P en los nodos del sistema.
Pérdidas de carga hf en cada tubería.
Todos los métodos y las formulaciones para el diseño de red de abastecimiento de agua
potable constituyen un sistema de ecuaciones de naturaleza no lineal que no tiene una
resolución directa y que requieren de procesos iterativos para su solución; de acuerdo a las
diferentes aproximaciones numéricas para la determinación de incógnitas (comprobación de
diseño) estos métodos se pueden agrupar en dos grupos:
Metodologías iterativas. Utilizan procesos a través de iteraciones numéricas con métodos
como los de Gauss-Seidel y Jacobi (resolución del problema efectuando en cada iteración una
resolución secuencial de cada una de las ecuaciones). Entre estos están:
Método de Hardy Cross.
Método del gradiente hidráulico (red simultánea)
Método de la teoría lineal
139
Metodologías de equilibrio simultáneo de variables. A diferencia de los anteriores
métodos, la resolución de estos sistemas está basada en técnicas de linealización de ecuaciones.
Entre estos están:
Método del nodo simultáneo (Newton Raphson)
Método del circuito simultáneos.
Cabe destacar que la mayoría de estos métodos (nodo y circuito simultáneos, teoría lineal y
gradiente hidráulico) emplean formulaciones matriciales que permiten aprovechar el potencial
de los computadores modernos. En la actualidad, los sistemas de abastecimiento de agua se
modelan previo a ser construidos, mediante la utilización de software que permita realizar las
iteraciones pertinentes que conlleven a un modelo satisfactorio.
5.2 MÉTODOS DE DISEÑO
Entre las metodologías más empleadas, y que dependiendo de su complejidad puede ser
todavía resueltas manualmente, se mencionan las siguientes:
5.2.1 Método de Hardy Cross.
Es el procedimiento más utilizado para determinar los caudales que circulan en una red
mallada o reticular, consiste en un proceso iterativo de tanteos directos, los ajustes hechos sobre
los valores previamente admitidos o adoptados son calculados y controlados. Está
basado en el cumplimiento de dos principios o leyes:
Ley de continuidad de masa en los nodos;
Ley de conservación de la energía en los circuitos.
Fue desarrollado por el ingeniero Hardy Cross en 1935, Este método se basa en el principio
de: la sumatoria de los caudales en un nodo debe ser igual a cero y la sumatoria de pérdidas en
un circuito cerrado debe ser igual a cero. El método resuelve el sistema original de ecuaciones
140
en términos de gradiente local, sea este subespacio de mallas o nodos donde este puede diverger
en el primer caso o mostrar una lenta convergencia en el segundo.
Para la realización de este proceso se emplea una ecuación de pérdida de carga, sea esta la
ecuación de Hazen-Williams o, bien, la ecuación de Darcy-Weisbach.
Generalmente para la aplicación del método de Hardy Cross se utiliza la ecuación de Hazen-
Williams, que es para conductos cerrados que trabajan a presión, y que se expresa:
𝑉 = 0.355𝐶𝐷0,63𝑆𝑓0.54
Ecuación N° 10: Velocidad de flujo en conductos cerrados, García, 2006.
Donde:
V = velocidad del flujo, m/s
C = coef. de rugosidad de Hazen–Williams, depende del material, adimensional.
D = diámetro hidráulico de la tubería, m.
Sf = pérdida de carga unitaria, m/m
De la sustitución de esa fórmula en la ecuación de continuidad:
𝑄 = 𝑉 ∗A
Ecuación N° 11: Ecuación de continuidad. García, 2006.
Donde:
Q = caudal en metros cúbicos por segundo.
A = área hidráulica en metros cuadrados.
Para tuberías (forma circular):
𝑄 = 𝑉 ∗ 𝜋 ∗ 𝐷2
4
141
Ecuación N° 12: Ecuación de caudal para tubería circular. García, 2006.
Y,
𝑆𝑓 =ℎ𝑓
𝐿
Ecuación N° 13: Pérdidas hidráulicas. García, 2006.
Se tiene,
𝑄 = 0.355𝐶𝐷0.63 (ℎ𝑓
𝐿)
0.54𝜋 ∗ 𝐷2
4
Ecuación N° 14: Ecuación de caudal. García, 2006.
De lo cual resulta:
ℎ𝑓 = (3.5866
𝐶𝐷2.63)
1.851
𝐿𝑄1.851
Ecuación N° 15: Ecuación de pérdidas hidráulicas. García, 2006.
Donde:
Q = caudal del flujo en el conducto, m3/s.
L = longitud del tramo de tubería, m.
hf = pérdida de carga, m.
El procedimiento a seguir es el siguiente:
1. Estimar el caudal para cada tubería de la red procediendo circuito a circuito con la
condición de cumplir que la sumatoria de caudales en cada nodo sea igual a cero. Para
esto se hace una sumatoria de los diferentes nodos así:
∑ 𝑄𝑖𝑗 + 𝑞𝑖
𝑚
𝑗=1
= 0
Ecuación N° 16: Sumatoria de caudales. Ceballos, 2014.
142
2. Con el caudal de cada tubería, el diámetro y rugosidad de cada tubería se determinan
en cada tubería las pérdidas de carga hf.
3. Se deben sumar algebraicamente las pérdidas de carga hf en cada circuito, tomando en
cuenta que si el flujo va en sentido horario se toman estas pérdidas como positivas y si
van en sentido anti horario se toman como negativas. Si la sumatoria da cero o próximo
a cero, los caudales asumidos fueron correctos. En caso de que no sea cero hacer un
ajuste.
4. Determinar para cada tubería el siguiente término, donde n ese el coeficiente del caudal,
que depende la ecuación de resistencia empleada. para Hazen-Williams n=1.851 y para
la ecuación de Darcy – Weisbach n=2.0.
𝑛 ∗ (ℎ𝑓
𝑄)
Ecuación N° 17: Coeficiente de caudal n. Ceballos, 2014.
5. Se debe calcular un factor de corrección de caudales (ΔQ) para cada circuito usando la
siguiente ecuación:
∆𝑄 = ∑ ℎ𝑓
∑ (𝑛 ∗ (ℎ𝑓
𝑄))
Ecuación N° 18: Factor de Corrección de caudales. Ceballos, 2014.
Donde
∆Q = Factor de corrección para cada circuito
∑H = Suma algebraica de las pérdidas en la malla.
∑(H/Q) = Sumatoria de pérdidas dividido entre los caudales para cada tubería en la
malla.
143
6. Usando el factor de corrección de flujo calculado en el paso 4, ajustar los caudales en
cada tubería. En caso de tuberías que forman parte de dos circuitos, se debe aplicar el
factor de corrección dos veces según el valor obtenido para cada malla.
7. Se corrigen los caudales asumidos en una cantidad ±ΔQ dependiendo del sentido. En
caso de tuberías que forman parte de dos circuitos, se debe aplicar el factor de
corrección dos veces según el valor obtenido para cada malla
8. Continuar de forma similar hasta que los valores de ΔQ sean cero o despreciables.
Uno de los inconvenientes del procedimiento por aproximaciones sucesivas de Hardy Cross
es que se complica a medida que se incrementa el número de circuitos, así como los accesorios
y estaciones de bombeo.
5.2.2 Método del gradiente hidráulico
De los diversos métodos para el análisis y diseño de redes de abastecimiento de agua
potable, uno de los más utilizados, es el Método de Todini y Pilati (1987) mayormente conocido
como Método del Gradiente Hidráulico, muy adecuado para su automatización debido a que se
basa en una formulación matricial.
Generalmente por medio del método de Hardy-Cross se equilibra una red de distribución
mediante el ensayo al tanteo de diámetros y caudales a criterio del diseñador, cuyo resultado
final de este equilibrio no siempre satisface las exigencias piezométricas y de flujo locales.
Otras veces sucede que la dirección del flujo no es la más apropiada a las condiciones
topográficas.
Este método se basa en que, en un flujo permanente se cumpla la conservación de la masa
en cada nodo y la conservación de la energía en cada tubería de la red. Es un proceso iterativo
en el que la solución es mejorada en la dirección del gradiente de la función objetivo,
respetando los gastos locales, de tal manera de balancear la red, seleccionando diámetros más
144
adecuados, considerando simultáneamente las condiciones topográficas y de alturas
piezométricas.
En cada nodo se cumple:
∑(𝑄𝑖𝑗 − 𝑄𝐷𝑖 + 𝑄𝑒𝑗) = 0
𝑁𝑇𝑖
𝑖=1
Ecuación N° 19: Sumatoria de caudales. Ceballos, 2014.
Donde:
QDi = Caudal que sale (consumo) en el nodo i
Qej = Caudal que entra (alimentación) en el nodo i
Qij = Caudal que pasa del nodo i y se dirige a j
En cada tubería tomando en cuenta las pérdidas locales y el caso de la existencia de bombas,
se tiene:
ℎ𝑓 = 𝑎𝑄𝑛 + 𝑏𝑄 + 𝑐
Ecuación N° 20: Pérdidas hidráulicas. Ceballos, 2014.
Donde:
a = Coeficiente que acompaña al caudal en la ecuación de pérdidas de carga, este pue de ser
por diámetros, longitud, materiales, obstáculos.
hf = Pérdida de carga total en la tubería (pérdidas por fricción más pérdidas por accesorios).
b, c = Parámetros característicos de las bombas (en caso de existir: resistencia y rendimiento
manométrico).
n = exponente que depende del método de cálculo de la pérdida por fricción en la tubería,
para el método de Darcy-Weisbach se tiene:
145
ℎ𝑓 = 𝑓 ∙𝐿
𝐷∙
𝑉2
2𝑔+ 𝛴𝐾 ∙
𝑉2
2𝑔= (𝑓 ∙
𝐿
𝐷+ 𝛴𝐾) ∙
𝑄2
2𝑔𝐴2
Ecuación N° 21: Ecuación de pérdidas hidráulicas. Ceballos, 2014.
El procedimiento a seguir es el siguiente:
1. Graficar cada circuito cerrado con su diagrama de flujo correspondiente, planteando
diámetros de tubería que satisfagan los consumos o gastos locales.
2. Asumir que los gastos son proporcionales a las longitudes de los tramos, aunque en
general puede ser cualquier distribución. Se debe respetar la condición ΣQ = 0, en cada
nodo, observando la conveniencia de aprovechar los mayores gradientes del terreno,
para conducir la mayor cantidad de agua, sin olvidar los gastos locales.
3. Dibujar los perfiles del terreno de cada uno de los circuitos cerrados con las
correspondientes elevaciones de los nodos. A partir de un punto de unión y conociendo
la presión de trabajo y el caudal de alimentación, se extiende el equilibrio en todos los
circuitos, uno por uno, utilizando para ello la fórmula de Hazen Williams:
𝑆𝑓 =10.643 ∗ 𝑄1.85
𝐶1.85 ∗ 𝐷4.87
Ecuación N° 22: Ecuación del gradiente hidráulico. Ceballos, 2014.
Donde:
D = Diámetro en m.
Q = Caudal de aducción, en m3 / s
C = Coeficiente de Hazen Williams.
Sf = Pérdidas de carga unitaria en m/m.
4. Se revisa finalmente que las presiones y las velocidades sean coherentes.
146
5.2.3 Herramientas de diseño: sistemas informáticos.
Actualmente existen diversas herramientas informáticas que permiten el diseño de redes de
abastecimiento, entre estos se tiene: Epanet 2.0, WaterCAD v8i SS6, Water GEMS V8i,
H2OMap 8.0, que trabajan bajo la interfaz de Windows. Epanet 2.0 tiene como ventaja
principal el desarrollo de circuitos cerrados para los cálculos de presiones hidráulicas en una
red de abastecimiento. Epanet 2.0 no posee un número límite de nodos y tuberías, es de fácil y
entendible utilización, además de ser de uso libre; por lo tanto, para el diseño de la red de
distribución del presente estudio se utilizará el software Epanet 2.0, al cual se recurrirá en el
desarrollo del diseño en el siguiente capítulo.
5.3 EPANET 2.0
5.3.1 Descripción del software utilizado.
Epanet 2.0 es un paquete computacional dirigido al análisis del comportamiento de los
sistemas presurizados de conducción y distribución de líquidos, realizando simulaciones en
periodo simple (estático) y extendido (dinámico) del comportamiento hidráulico. El software
es de comercialización libre lo cual ha facilitado su distribución, y aceptación debido a la
posibilidad de integrar el módulo de cálculo con otras aplicaciones.
Epanet 2.0 ha sido desarrollado por la Agencia para la Protección del Medio Ambiente
(EPA), en el Laboratorio de Investigación Nacional para la Gestión de Riesgos. El autor del
software es Lewis Rossman que 1993 creó la primera versión y en 1997 la segunda.
Actualmente existen numerosas traducciones del mismo.
El programa ha ido desarrollando mejoras en cada presentación, las principales se han
realizado en la interfaz gráfica, las nuevas versiones presentan mejoras en la edición del trazado
de la red de forma netamente gráfica, empezando por la definición de los nudos (demandas,
depósitos o embalses) y se procede a enlazarlos mediante líneas (tuberías. bombas o válvulas)
147
para que se garantice la conectividad de la red, además es capaz de detectar las toxinas en los
sistemas de agua, los cambios del medio ambiente, calentamiento global y efectos del cambio
climático.
Epanet 2.0 permite calcular la pérdida de carga por fricción con la ecuación de Hazen-
Williams, Darcy Weisbach, o la fórmula de Chezy Manning. El modelo utiliza bombas de
velocidad constante o variable, y también incluye las pérdidas de carga menor para las curvas
y la instalación. Esto ayuda a calcular la energía de bombeo y el costo y modelo de los distintos
tipos de válvulas, incluyendo válvulas de cierre, regulación de la presión de verificación y
control de flujo. (ARQHYS, 2012).
5.3.2 Características del programa
Epanet 2.0 es un programa sencillo de cálculo de redes con un interfaz visual y un
funcionamiento muy intuitivo, permite seguir la evolución del flujo del agua en las
conducciones, de la presión en los nudos de demanda, del nivel del agua en los depósitos y de
la concentración de cualquier sustancia a través del sistema de distribución durante un periodo
prolongado de simulación. Además de las concentraciones, permite también determinar los
tiempos de permanencia del agua en la red y su procedencia desde los distintos puntos de
alimentación.
Algoritmo de cálculo
Para abordar el análisis hidráulico de redes de distribución de agua potable se debe formular
primero el problema, estableciendo las ecuaciones que representan con mayor fidelidad el
sistema, con el fin de obtener los resultados de alturas piezométricas en los nudos y los cuales
que circulan por las tuberías a partir de las características de los componentes de la red De
manera que se requiere los siguientes valores:
148
Datos:
Características de las conducciones:
Longitud L.
Diámetro D.
Rugosidad R.
Características de componentes especiales:
Niveles de depósitos.
Curvas de bombas.
Consigna de válvulas.
Consumos en los nudos
Cotas en los nudos
Incógnitas:
Caudales circulantes por tuberías
Alturas piezométricas en los nudos (presiones)
Hipótesis simplificativas
El paquete computacional Epanet 2.0 se ayuda de ciertas simplificaciones para facilitar el
cálculo y los tiempos de respuesta. Una de ellas es, cuando las variaciones del caudal y presión
son pequeñas, pueden ser depreciadas sin conducir a errores, considerando el sistema como
permanente. (García, 2006) De este modo entre las hipótesis simplificativas más destacables
se tienen las siguientes:
Hipótesis referentes al flujo:
Flujo unidimensional en el sentido del eje de la conducción.
Estabilidad temporal de las variables relacionadas con el flujo.
Distribución uniforme de velocidad y presión en secciones transversales.
149
Hipótesis referentes al fluido:
Incompresibilidad.
Monofásico.
Homogéneo.
Newtoniano.
Hipótesis referentes a las conducciones:
Homogeneidad y constancia en:
Material.
Sección transversal.
Espesor.
Ventajas de Epanet 2.0
EPANET permite desarrollar el mayor número de los cálculos que se requieren en un
proyecto de agua potable. y aquellos que no son de fácil realización manualmente.
Se lo implementa principalmente para:
Determinar qué diámetros de tuberías se deben instalarlas.
Comprobar las mejores o ampliaciones que necesita una red.
Verificar si los sitios donde se van a instalar los depósitos. válvulas. bombas. son los
más adecuados.
Dimensionamiento de tanques de regulación o depósitos de almacenamiento.
Selección de bombas. con algunas excepciones en sistemas complejos.
Evaluar el comportamiento y el consumo y costo de energía requerido en la operación
de Sistemas de Bombeo.
150
Modelar el comportamiento de los componentes que forman parte de una red. como
válvulas reductoras o mantenedoras de presión. que a pesar de su utilidad son difíciles
de conseguir.
Divisar el comportamiento de cloro a lo largo del sistema y la necesidad de establecer
puntos de cloración secundarios de ser requerido.
Desventajas de Epanet 2.0
Los modelos que se generan se clasifican en dos tipos: inerciales y no inerciales. Los
modelos inerciales aplican simulaciones que involucran cambios bruscos de velocidad en el
sistema. Cuando la rapidez de estos cambios es muy grande deberán ser considerarse los efectos
elásticos en las tuberías y en el agua. como los modelos elásticos o golpe de ariete. sin embargo;
si los cambios no son tan rápidos. será suficiente incluir y considerar la inercia del fluido que
se traduce en tuberías indeformables y el agua incompresible como lo es un modelo rígido. Los
no inerciales asumen condiciones cuasi-equilibrio (que no presenta cambios bruscos en la red).
Se debe tomar en cuenta. que se crea un modelo muy cercano a la realidad. pero no totalmente
real.
El programa presenta limitaciones de cálculo en algunos fenómenos reales y rápidos en las
redes porque asume las condiciones de cuasi-equilibrio. como:
No permite simular una fuga o rotura. de tubería repentinas de forma adecuada.
No considera el golpe de ariete producido por una masa de agua que debe detenerse
repentinamente al cerrase una válvula.
No presenta el inicio y parada de una bomba.
Las válvulas anti retorno se modelan de una manera simplificada.
No evalúa las consecuencias que puede producir el aire en la red.
Tiene un limitado número de iteraciones dependiendo del procesador del computador.
151
5.3.3 Definición de parámetros
Antes de abordar dichos objetivos. se aclararán los siguientes conceptos:
Red de distribución
Es un conjunto de elementos interconectados que conducen el agua desde los puntos de
alimentación a los de consumo, manteniendo unas condiciones cuantitativas y cualitativas
óptimas.
La topología (mapa físico o lógico) del sistema da lugar a los siguientes tipos de redes:
Ramificadas: De forma arborescente, se caracterizan porque el agua tiene un único trayecto
desde el punto de abastecimiento al punto de consumo. Es el caso de las redes de regadío. Para
conocer el caudal que circula por una línea sólo es necesario aplicar la ecuación de continuidad
en cada nudo, junto con la ecuación de la energía.
Éstas pueden resultar poco compensadas, obteniéndose la solución a través de un cálculo
directo, ya que en los puntos más alejados de la red las presiones son menores. También
presentan problemas de calidad al estancarse el agua. Esto es muy común en zonas de playa,
donde es necesario reclorar o purgar el sistema, con la pérdida de agua que conlleva.
Malladas: Están compuestas por circuitos cerrados formados por varias líneas. Nos ofrecen
mayor garantía que las redes ramificadas, ya que el agua tiene distintos caminos para llegar al
punto de consumo. Así mismo las presiones tienden a auto equilibrarse sin necesidad de
infraestructuras. No pueden calcularse únicamente mediante la ecuación de continuidad, de
modo que la determinación de caudales es más compleja, lo que hace imprescindible tenerlas
modelizadas.
Mixtas: Son las más comunes. Presentan mallas conectando las arterias principales y
ramificaciones en las tuberías secundarias que llevan el agua al consumidor.
152
Válvulas
Limitan la presión o el caudal en un punto de la red según la consigna de cada se tienen:
Válvulas reductoras de presión (VRP): Evitan que la presión aguas abajo supere el valor
de consigna. Se encontrará activa cuando el valor aguas arriba sea superior al valor de consigna;
completamente abierta si es inferior; y cerrada si aguas abajo la altura piezométrica es mayor
que aguas arriba con el objetivo de evitar el flujo inverso.
Válvulas sostenedoras de presión (VSP): Evitan que la presión aguas arriba sea inferior
al valor de consigna. Trabajará de manera activa cuando aguas abajo la presión sea inferior al
valor de consigna; completamente abierta si es superior; y se encontrará cerrada para impedir
el flujo inverso cuando la altura piezométrica sea mayor aguas arriba.
Válvulas de rotura de carga (VRC): Reducen la presión en el nudo aguas abajo en un
valor igual a la consigna.
Válvulas limitadoras de caudal (VLQ): Limitan el caudal de paso a través de la línea en
un valor determinado por la consigna. Son unidireccionales y deben orientarse en el mismo
sentido del flujo por la línea. Si se introduce un caudal negativo como valor de consigna se
comportan como una bomba de caudal prefijado.
Válvulas de regulación (VRG): Son bidireccionales. Trabajan introduciendo una pérdida
de carga en función del caudal que las atraviesa. El valor de consigna es el coeficiente de
pérdidas de la válvula.
Válvulas de propósito general (VPG): Se utilizan cuando la relación pérdidas – caudal no
sigue el comportamiento típico establecido por las fórmulas hidráulicas. Se utilizan para
modelar turbinas, descenso dinámico de pozos o válvulas reductoras de presión controladas
por caudal. En estos casos la consigna de la válvula es la curva de pérdidas vs caudal.
153
Válvulas de corte (VC) y Válvulas de retención (VR): Abren o cierran totalmente el paso
del flujo. No se consideran líneas independientes, sino que se introducen en el modelo como
características de las tuberías donde se localizan.
5.3.4 Interfaz de usuario
El éxito del software Epanet 2.0 radica en ser una aplicación referente para el modelado de
las redes de distribución de agua. La interfaz gráfica que ofrece resulta muy amigable, fácil de
manejar por su simpleza, e impactante por sus presentaciones. Al mismo tiempo ofrece
enormes posibilidades para el usuario debido a la versatilidad con la que cuenta. La interfaz de
usuario de Epanet 2.0 proporciona un editor de red visual que simplifica el proceso de
construcción de modelos de tuberías de la red y editar sus propiedades. Varios informes de
datos y herramientas de visualización se utilizan para ayudar en la interpretación de los
resultados de un análisis de la red. Estos incluyen vistas gráficas, vistas de tablas, e informes
especiales (por ejemplo, el uso de energía, la reacción y de calibración).
Configuración del proyecto
Uno de los errores que se presentan con mayor frecuencia al empezar a trabajar en Epanet
2.0 al momento de crear los componentes del modelo es no establecer parámetros y utilizar los
que vienen por defecto que dificultarán el trabajo, por eso, ésta primera configuración le
indicará al programa bajo que unidades y criterios se desea realizar el cálculo.
Desde el Menú Proyecto: Valores por Defecto, se tiene acceso a la ventana de diálogo
Valores por Defecto, en cual se encuentran tres pestañas:
Pestaña Etiquetas ID
EPANET crea de forma automática el Nombre ID cuando se colocan en el área de Vista del
Plano los objetos que conformarán el modelo, de cada uno de los componentes (los enumera
secuencialmente), evitando que existan nombres duplicados. En esta pestaña se tiene entonces
154
las opciones que permitirán agregar un prefijo de identificación para cada objeto de forma tal
que, para:
Conexiones: N
Embalses: E
Depósitos: D
Tuberías: P
Bombas: B
Válvulas: V
Tanque: T
Figura N° 51: Pestaña de Etiquetas ID.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Pestaña Propiedades
En esta pestaña se establecerán los parámetros geométricos que, por defecto, se desea tengan
los objetos del modelo, para minimizar las ediciones posteriores. Por mencionar, en el caso de
tuberías, especificar el diámetro mínimo (generalmente establecido por la Normativa aplicable
para los sistemas de distribución de agua potable) y la rugosidad de forma que, al crearse en el
plano de la red ya tengan estas propiedades definidas.
155
Figura N° 52: Pestaña de Propiedades.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Respecto al diámetro de las tuberías cabe indicar que se debe distinguir entre diámetro
comercial y diámetro interno. El diámetro interno es el externo menos el grosor de la pared. A
la hora de modelar se debe usar este diámetro interno, esto sucede generalmente en tuberías
plásticas (PVC y PEAD). En tuberías metálicas el diámetro con el que se las especifica
corresponde con el diámetro interno. A continuación, se muestra una tabla con los diámetros
nominales y su respectivo diámetro interno para tuberías de PVC y PEAD en milímetros.
Tabla N° 54: Diámetros nominales e internos de tuberías PVC y PEAD.
DN 25 32 40 50 63 75 90 110 125 140 160 180 200 250 315 400 450 500
DI PEAD 20 26 35 44 55 66 79 97 110 123 141 159 176 220 277 353 397 462
DI PVC 21 29 36 45 57 68 81 102 115 129 148 159 185 231 291 369 ------ 462
Fuente: Arnalich, 2010.
Pestaña Opciones Hidráulicas
Esta es la primera pestaña a configurar antes de empezar a trabajar con el modelo, pues es
la que indicará a Epanet 2.0 los parámetros matemáticos con los cuales trabajar, como: unidades
de cálculo e igual o más importante aún, la ecuación hidráulica con la que se desea realizar el
cómputo de las pérdidas de carga en la red.
156
Figura N° 53: Pestaña Opciones Hidráulicas.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Componentes físicos
EPANET modela un sistema de distribución de agua a presión cómo una serie de líneas
conectadas a nudos. Las líneas representan las tuberías, bombas y válvulas de control. Los
nodos representan conexiones (nodos de caudal), tanques, embalses y depósitos.
Figura N° 54: Componentes físicos de un sistema de distribución de agua potable.
Fuente: Rossman, 2005.
Elementos lineales
Tuberías: Epanet 2.0 asume que las tuberías se encuentran completamente llenas
en todo instante de la modelación, de modo que el flujo es a presión. El flujo
157
circula desde los nudos de mayor altura piezométrica hacia los de menor altura.
Actúan también como válvulas anti retorno, limitando sus propiedades.
Bombas: Comunican altura o energía al fluido. El flujo a través de una bomba es
de sentido único. A manera de ejemplo se puede asemejar al símbolo a un cañón
que disparará el agua en aquel sentido. Epanet 2.0 no permite trabajar a la bomba
fuera del rango delimitado por la curva característica definida.
Válvulas: Limitan la presión o el caudal en un punto de la red según la consigna
de cada tipo de válvula: VRP, VSP, VRC, VLQ, VRG, VC Y VR. A diferencia
de las bombas, estás quitan energía al sistema, dependiendo de los requerimientos
hidráulicos del sistema.
Elementos puntuales
Nudos de Caudal o Conexiones: Son aquellos puntos de cota determinada donde
confluyen las tuberías, a través de los cuales sale o entra agua. Pueden tener
asociados distintos tipos de demandas. Es decir, se les puede ingresar un patrón
de demandas dependiente del tiempo para un análisis dinámico.
Embalses: Son una fuente externa de alimentación o sumideros con capacidad
ilimitada. Representan lagos, ríos, acuíferos o entradas a otros subsistemas. Al
tratarse de elementos de contorno del sistema no existen resultados derivados del
cálculo en los mismos, ya que no se verán afectados por lo que ocurra en la red.
Depósitos: Tienen una capacidad limitada de almacenamiento. En ellos puede
variar el nivel de agua con el tiempo durante la simulación. Si el depósito está a
su nivel máximo o mínimo, Epanet 2.0 impide la entrada o salida de agua cerrando
las líneas que lo conectan con la red.
158
Componentes no físicos
Además de los componentes ya definidos, Epanet 2.0 necesita componentes no físicos para
describir el comportamiento y modo de operación del sistema. Estos son:
Curvas de comportamiento: Representan la relación entre dos magnitudes. Son el
caso de curvas características (altura-caudal), de rendimiento (rendimiento en %-
caudal), de cubicación de embalses (volumen-caudal) o de pérdidas en válvulas de
propósito general (pérdidas-caudal)
Curvas de modulación o patrones: Se aplican cuando una determinada magnitud
sufre modificaciones a lo largo del tiempo. Son una secuencia de factores
multiplicativos que, aplicados sobre un valor base, hacen que éste varíe en función del
tiempo. Se utilizan para modelar la demanda en los nudos.
Leyes de control simple: Cambian el estado o la consigna de una línea según:
El nivel de agua en un depósito.
La presión en un nudo.
El instante de la simulación.
La hora del día.
Leyes de control basadas en reglas: Controlan el estado de líneas o consignas según
una combinación de situaciones que pueda darse en la red. Se las ingresa como texto
en el modelo.
5.3.5 Pérdidas hidráulicas
Pérdidas longitudinales
Las pérdidas de carga en la conducción de un sistema de distribución de agua potable debido
a la rugosidad de las paredes de la tubería y accesorios, pueden calcularse mediante la
utilización de tres métodos matemáticos:
159
Método de Hazen – Williams: Es uno de los de mayor aplicación por ser un método
directo, no permite usar otro líquido que no sea agua y originalmente fue desarrollada
únicamente para el régimen turbulento.
Método de Darcy – Weisbach: Es el que presenta la mejor exactitud teóricamente,
dado que su procedimiento de solución es iterativo, puede ser aplicado en diferentes
líquidos en cualquier régimen que se encuentren.
Método de Chezy – Manning: Es aplicable solo para flujos estacionarios y uniformes,
su coeficiente no es adimensional, está en función de la sección que transporta el fluido
y de su radio hidráulico.
Cualquiera que sea el método de cálculo para las pérdidas en las tuberías entre los nodos
inicial y final, utilizan la siguiente ecuación:
ℎ𝑙 = 𝐴𝑞𝐵
Ecuación N° 23: Pérdidas en tuberías. Rossman, 2005.
Donde:
hl = Pérdidas longitudinales.
q = Caudal m3 / s
A = Coeficiente de fricción.
B= Exponente del caudal.
Para el cálculo del coeficiente de rugosidad y el exponente del caudal, Epanet 2.0 presenta
tablas que contienen cada una de las expresiones para cada uno de los métodos a utilizar.
Los coeficientes de rugosidad son diferentes para cada método que deben ser estimados
empíricamente, hay que tener presente que las rugosidades de las tuberías cambian en función
del tiempo de servicio.
160
Tabla N° 55: Fórmulas de pérdida de carga para tubería llena (pérdida en m.c.a y caudal en
m3/s).
FÓRMULA Coeficiente de Resistencia Expon. Caudal
(A) (B)
Hazen-Williams 10.674 C 1.852 d4.871 L (4) 1.852
Darcy-Weisbach 0.0827 f (ε, d, q) d5 L (5) 2
Chezy-Manning 10.294 n2 d5.33 L (6) 2
donde:
C= Coeficiente de rugosidad de Hazen-Williams
ε= Coeficiente de rugosidad de Darcy-Weisbach (m)
f= Factor de fricción (depende de ε, d, y q)
n= Coeficiente de rugosidad de Manning
d= Diámetro de la tubería (m)
L= Longitud de la tubería (m)
q= Caudal (m3/s)
Fuente: Rossman,2005.
Tabla N° 56: Coeficientes de rugosidad para diferentes materiales.
Material
Hazen-
Williams
Darcy-
Weisbach Chezy-Manning
(universal) (mm) (universal)
Fundición 130-140 0.26 0.012-0.015
Hormigón u 120-140 0.30-3.00 0.012-0.017
Hormigón revestido
Hierro galvanizado 120 0.15 0.015-0.017
Plástico 140-150 0.0015 0.011-0.015
Acero 140-150 0.045 0.015-0.017
Cerámica 110 ------ 0.013-0.015
Fuente: Rossman, 2005.
Pérdidas localizadas (menores)
Las pérdidas menores (o pérdidas locales) se deben a la generación de turbulencias en los
accesorios (codos, tees, yees.), la necesidad de incluir estas pérdidas dependerá del grado de
exactitud requerido y de la distribución en planta de la red.
161
Las pérdidas locales se determinan calculando multiplicando los coeficientes de pérdidas
menores, por la energía cinética de entrada en las tuberías.
ℎ𝑓 = 𝑘(𝑣2
2 𝑥 𝑔)
Ecuación N° 24: Pérdidas locales en tuberías. Rossman, 2005.
Donde:
k = Coeficiente de Pérdidas Menores.
v = Velocidad m2/s
g = Aceleración de la gravedad.
Tabla N° 57: Coeficientes de pérdidas menores para algunos accesorios.
ACCESORIOS COEF.
PERDIDA
Válvulas de Globo, toda abierta 10.00
Válvulas de Angulo, toda abierta 5.00
Vál. Retebe. Clapeta, toda abierta 2.50
Válvula compuerta, toda abierta 0.20
Codo de radio pequeño 0.90
codo de radio medio 0.80
Codo de radio grande 0.60
Codo a 45° grados 0.40
Codo de retorno (180°) 2.20
Tee Estándar - flujo recto 0.60
Tee Estándar - flujo desviado 1.80
Entrada brusca 0.50
Salida brusca 1.00
Fuente: Rossman, 2005.
5.3.6 Tipos de simulación en el tiempo
Período simple
La simulación en período simple o simulación estática, considera que los consumos en los
nudos, la altura piezométrica y las características de los elementos de regulación no sufren
alteraciones a lo largo del tiempo. Se evalúa para el instante de tiempo más desfavorable.
162
En este análisis se verificará que las presiones mínimas y máximas se encuentre dentro de
los parámetros de 10 y 50 m.c.a., y la velocidad máxima en tuberías alrededor de 1,50 m/s.
Período extendido
La simulación en período extendido o conocida como simulación cuasi-estática, la cual
considera explícitamente la variable del tiempo. Se evalúa el comportamiento del sistema en
una sucesión de instantes de tiempo, generalmente, hora por hora, durante un periodo
determinado, obteniéndose una simulación de control en tiempo real.
En este análisis se debe comprobar el correcto funcionamiento de los depósitos, tanques,
válvulas y bombas de la red.
5.3.7 Proceso analítico de resolución
EPANET es un software que hace uso de técnicas matriciales para la resolución simultánea
de ecuaciones de continuidad en los nudos y de ecuaciones de comportamiento hidráulico de
las tuberías, de modo que, en ambos casos, las incógnitas son los caudales circulantes; para
esto aplica el método de iteraciones sucesivas conocido como Método del Gradiente,
Hidráulico. Aúna técnicas basadas en métodos de optimización, así como técnicas basadas en
el método de Newton- Raphson nodal. (García, 2006)
Comienza aplicando técnicas de optimización, las cuales garantizan la existencia y unicidad
de la solución minimizando la función objetivo, condiciones indispensables para que se
produzca la convergencia posteriormente al utilizar las técnicas del método de Newton-
Raphson. El problema es finalmente conducido a una solución algebraica mediante el proceso
iterativo conocido como Algoritmo de Factorización Incompleta de Choleski. Proponiendo dos
sistemas de ecuaciones, en los cuales la incógnita son los caudales de circulación en los nodos.
163
El método de resolución del gradiente comienza estimando inicialmente el caudal que
atraviesa cada tubería, sin necesidad de cumplir la ecuación de continuidad. Este caudal será el
correspondiente a una velocidad de 1 pie/s (0,3048 m/s).
En cada iteración, el método calcula las alturas piezométricas en los nudos resolviendo el
siguiente sistema de ecuaciones:
𝐴𝐻 = 𝐹
Ecuación N° 25: Ecuación matricial del Algoritmo de Choleski. García, 2006.
Donde:
A = Matriz Jacobiana (n, n).
H = Vector de incógnitas nodales (n, l).
F = Vector de términos independientes (n, l).
Los elementos de la diagonal principal de la matriz jacobiana vienen dados por:
𝐴𝑖𝑖 = ∑ 𝑝𝑖𝑗
𝑗
Ecuación N° 26: Matriz Jacobiana del Algoritmo de Choleski. García, 2006.
Los elementos no nulos que quedan fuera de la diagonal principal por:
𝐴𝑖𝑖 = −𝑝𝑖𝑗
Ecuación N° 27: Ecuación matricial del Algoritmo de Choleski. García, 2006.
Donde pij es la inversa de la derivada respecto al caudal, de la pérdida de carga en la línea
que va del nudo i al j.
Una vez que se ha resuelto el sistema matricial obteniéndose las alturas, los nuevos caudales
se calculan como:
𝑄𝑖𝑗 = 𝑄𝑖𝑗 − (𝑦𝑖𝑗 − (𝐻𝑖 − 𝐻𝑗))
Ecuación N° 28: Ecuación de cuadales del Algoritmo de Choleski. García, 2006.
164
Si la suma, extendida a todas las líneas, del valor absoluto de la variación del caudal respecto
al caudal total de cada línea es mayor que una cierta tolerancia se calcula de nuevo el sistema
matricial. Sin embargo, la mayoría de las veces la simulación tendrá lugar en periodo
extendido, es decir, a lo largo de un cierto espacio de tiempo.
En este caso Epanet 2.0 tiene en cuenta una serie de consideraciones (Rossman, 2005):
Una vez que se ha solucionado el modelo para el instante actual, el incremento de
tiempo adoptado para avanzar al instante siguiente será el mínimo entre:
El instante en que comienza un nuevo periodo de demanda.
El menor intervalo de tiempo de llenado o vaciado de algún depósito.
El próximo instante en el que debe actuar algunas de las leyes de control
reguladas por tiempo o produzcan un cambio en la red.
Para calcular el instante en el que se alcanza un determinado nivel en un depósito, se
supone que éste cambia linealmente según los caudales entrantes o salientes.
El instante de reactivación de las leyes de control basadas en reglas, se determina del
siguiente modo:
Las reglas se analizan a intervalos de tiempo fijos, cuyo valor por defecto es
1/10 del intervalo de cálculo hidráulico.
Según este intervalo de tiempo, se actualizan la hora de la simulación y los
niveles de agua en los depósitos.
Si como consecuencia de dichas actuaciones el estado de una o más líneas
cambia, se obtiene una nueva solución.
Una vez determinado el intervalo de avance, se actualiza el tiempo de la simulación, se
calculan las nuevas demandas, se ajustan los niveles en los depósitos y se verifican las
reglas de control.
165
Finalmente se desencadena un nuevo proceso iterativo para resolver el sistema de
ecuaciones, partiendo de los caudales actuales.
Una vez conocidas las posibilidades y limitaciones de Epanet 2.0 en la modelación
hidráulica de redes de abastecimiento se procederá, en el siguiente capítulo a afrontar distintas
alternativas en el desarrollo del rediseño de la red del Barrio Cashapamba.
5.3.8 Resultados obtenidos.
Una de las principales características del programa Epanet 2.0 es la de proporcionar
resultados importantes en cada uno de los componentes de la red obtenidos durante la
simulación. Esta visualización de los resultados se realiza sobre el esquema de la red mediante
códigos de colores, estableciendo rangos por intervalos iguales o por porcentajes equivalentes,
que facilitan la codificación. Es decir que, en un mapa de la red, se da colores a las tuberías o
nudos dependiendo del valor del parámetro analizado. Teniendo de esta manera diferentes
resultados dependiendo del elemento a analizar:
Tabla N° 58: Resultados en tuberías y nodos en Epanet 2.0.
RESULTADO EN TUBERÍAS RESULTADOS EN NUDOS
Caudales Altura piezométrica
Velocidades Presión
Pérdidas hidráulicas Calidad de agua
Factor de fricción -
Calidad de agua -
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Además de esto existe una mayor posibilidad de exportación de resultados del trazado de la
red y de los resultados, ya sea de forma gráfica o tabular, mediante ficheros, tablas, imágenes
o ficheros vectoriales (.dxf compatible con AutoCAD 2013).
166
Tablas
También es posible ver ciertos datos del proyecto y los resultados del análisis en forma
tabular, mediante una de las siguientes tablas:
Elementos de la Red: lista las propiedades y resultados de todos los nudos o líneas de
la red, para un instante determinado.
Evolución de los Elementos: lista las propiedades y resultados de un nudo o línea
determinado, para todos los instantes de tiempo.
Gráficas
Los resultados del análisis, así como ciertos parámetros de diseño, pueden visualizarse
utilizando diferentes tipos de gráficas. Para observar los valores de un parámetro
determinado se dispone de los siguientes tipos de gráficas:
Tabla N° 59: Tipos de gráficas de Epanet 2.0.
TIPO DE GRÁFICA DESCRIPCIÓN APLICABLE A
Curva de evolución Representa la evolución de una magnitud
con el tiempo
Nudos o líneas específicos, para
todo el período de simulación
Perfil longitudinal Representa la variación de una magnitud
con la distancia
Una lista de nudos, para un
instante dado
Mapa de isolíneas
Muestra las regiones del espacio en las
cuales el valor de la magnitud queda dentro
de ciertos intervalos
Todos los nudos, para un instante
dado
Curva de distribución
Representa la fracción de elementos de la
red cuya magnitud asociada es igual o
inferior a un valor, frente a dicho valor
Todos los nudos o líneas, para un
instante dado
Balance de caudales
Representa la variación de la producción
total y del consumo total del sistema frente
al tiempo
La demanda de agua para todos
los nudos a lo largo de todo el
período de simulación
Fuente: Rossman, 2005.
5.3.9 Metodología de uso
El procedimiento a seguir en el desarrollo de una nueva modelación de un sistema de
distribución de agua potable se describe a continuación:
167
1. Configurar los valores por defecto: nomenclatura de los elementos, sistema de
unidades.
2. Seleccionar las opciones de cálculo (ecuaciones de cálculo de pérdida de energías) esto
se debe verificar, en caso de que no se haya configurado por defecto.
3. Dibujar el esquema de la red, o importar una descripción básica del mismo desde un
fichero de texto.
4. Editar las propiedades de los elementos que configuran el sistema.
5. Describir el modo de operación (arranque o para de bombas, apertura o cierres de
válvulas.) mediante leyes de control.
6. Realizar el análisis hidráulico, ejecutando el programa y observar los resultados en
tablas o gráficos.
EPANET requiere los siguientes datos previos a la modelación:
1. El peso específico (9.789 KN/m3) y la viscosidad cinemática (1.003x10-6 m2/s),
relativos a los valores del agua a 20°C.
2. Propiedades de las tuberías (diámetros, longitud física, rugosidad y la suma de los
coeficientes de los accesorios de que disponga o su longitud equivalente).
3. Propiedades de las bombas (caudal y carga del punto nominal, Q0 y H0 como mínimo).
4. Propiedades de las válvulas (tipo, estado y consigna o curva de comportamiento de
pérdidas de carga vs. caudal).
Cabe indicar como nota adicional que la versión de Epanet 2.0 en español presenta una falla,
que tiende a cambiarse automáticamente al coeficiente de rugosidad a Darcy – Weisbach, por
ser el método utilizado en Europa con mayor preponderancia.
168
5.3.10 Ingreso de datos desde AutoCAD 2013.
Partiendo de planos topográficos, se procede a trazar la red en análisis, obteniendo la
localización de los diferentes nodos y características de las tuberías que se encuentran en un
archivo de AutoCAD 2013, y se exportaran posteriormente a un formato *.dxf, para luego
convertirlos en tuberías y a la intersección de las mismas en nodos, mediante el software
EpaCAD v 1.0.
Descripción del software EpaCAD v 1.0.
El programa EpaCAD permite convertir ficheros de AutoCAD 2013 que contienen líneas
que representen tuberías, en un fichero interpretable con el programa de modelación y cálculo
hidráulico Epanet 2.0. En este proceso, EpaCAD v 1.0 es capaz de reconocer de forma
automática las principales propiedades de los elementos, facilitando en gran medida el trabajo
necesario para generar una red.
Dispone de una herramienta para analizar la conectividad entre elementos, y la
previsualización de la red antes de ser exportada a Epanet.
El fichero obtenido con EpaCAD v 1.0 conserva la información sobre los nodos y tuberías
del plano de AutoCAD 2013, sus coordenadas X e Y, así como la elevación (cota Z) de los
elementos de la red. De esta manera, se exportarán las longitudes reales de tuberías, y se podrá
mantener una referencia real de los elementos. Posteriormente, habrá que definir algunos
elementos en Epanet 2.0, tales como depósitos, válvulas, bombas, ciertas propiedades de las
tuberías como diámetros, rugosidad, y en los nodos la demanda base. (Valencia, 2009)
Modo de conversión.
Dada la versatilidad que presenta el software AutoCAD 2013, el programa EpaCAD no
requiere de un tipo específico de líneas de dibujo, interpreta tanto líneas como polilíneas (líneas
169
continúas formadas por una o más líneas conectadas o segmentos de arco) adecuadamente
localizadas en una capa o “layer” para que el programa anterior las convierta en segmentos con
propiedades específicas. Presenta la opción de crear dos nudos por tubería (correspondientes
al nudo inicial y final de la conducción) o bien, considerar además todos los vértices
intermedios de ésta con la finalidad de editarlos posteriormente en Epanet 2.0. Las dos premisas
que considera para la conversión son:
Modo Vértice
La polilínea se convierte en una tubería única, donde su nodo final e inicial coinciden con
los datos exportados de AutoCAD 2013.
Figura N° 55: Conversión EpaCAD, modo vértices.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Modo Nodos
Se crea un nodo en cada vértice de la polilínea, convirtiéndose cada tramo de la misma en
una tubería diferente, es decir
Figura N° 56: Conversión EpaCAD, modo nodos.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Polilínea AutoCAD Tuberías EpaCAD
Polilínea AutoCAD Tuberías EpaCAD
170
Este modo ha sido elegido para la conversión del archivo puesto que presenta mayor
fiabilidad con el trabajo que se está efectuando, evitando que haya que colocar nodos en los
quiebres o curvaturas de las tuberías.
Tolerancia con la conectividad
Uno de los problemas más comunes a la hora de resolver la conexión entre tuberías son las
propias imprecisiones en los ficheros CAD, por ello, EpaCAD incorpora una herramienta útil
que permite resolver la conectividad entre elementos de forma automática, indicando la
distancia permitida entre elementos independientes. La manera de indicar la tolerancia con la
que el programa considera que dos tuberías contiguas están conectadas o no es, formando un
circulo que intercepta al vértice de la otra polilínea dibujada en AutoCAD 2013, de interceptase
formarán un nodo.
Figura N° 57: Tolerancia EpaCAD v 1.0.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Si el valor de la tolerancia ingresado forma una circunferencia y no intercepta al vértice de
otra polilínea dibujada en AutoCAD 2013, se formarán dos nodos al final de cada tubería.
(Valencia, 2009)
Polilínea AutoCAD
2013
Tuberías EpaCAD
171
Figura N° 58: Tolerancia EpaCAD v 1.0.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Antes de exportar los resultados a Epanet 2.0, se dispone de una previsualización del
escenario junto con un grupo de herramientas de visualización que ayudarán a comprobar
incluso pequeños detalles. Esta herramienta ahorra tiempo ya que permite validar el resultado
de la red antes de su creación definitiva.
Polilínea AutoCAD 2013 Tuberías EpaCAD
172
CAPITULO VI
REDISEÑO DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE
6.1 DESCRIPCIÓN DE LA RED
El Barrio Cashapamba actualmente cuenta con un sistema de distribución de agua potable
que ya ha cumplido con su periodo de vida útil, un tiempo de servicio de alrededor de 50 años,
desde la década de 1960. Partiendo de la evaluación realizada al sistema de distribución de
agua potable se ve en la necesidad de mejorarlo y optimizarlo con la consigna de dar un servicio
adecuado a la población de este sector y sus alrededores. Debido a la topografía del Barrio
Cashapamba el rediseño del sistema de distribución será a gravedad y se ha optado por una red
cerrada en su mayoría con la finalidad de mantener las presiones equilibradas y una
recirculación del líquido que permita abastecer en todo momento al barrio en cuestión.
Este sistema estará conformado por la red que incluirá al Tanque Cashapamba 1, de 800 m3
de capacidad, localizado en la cabecera sur del barrio.
La red contará con nodos y tramos de tubería necesarios que permitan un óptimo
funcionamiento, además el tanque de abastecimiento dotará a la población un caudal medio
diario de 13.40 lt/s. Se considera el uso de válvulas que permitan el control de caudales, así
como el cierre en circuitos en determinadas zonas de la red para efectos de reparaciones,
mantenimiento y/o ampliaciones, además de los respectivos hidrantes para el caso de incendios.
6.1.1 Consideraciones de la red
Topografía
Para el diseño óptimo de la red se realizó el levantamiento topográfico, Trabajo de campo
(Capítulo II) de todo el barrio y puntos relevantes, así como la ubicación de los tanques de
173
almacenamiento, información que permitió obtener los perfiles longitudinales y las rasantes
finales del proyecto.
Consideraciones de diseño
Para la realización de un diseño óptimo de la red de distribución del Barrio Cashapamba se
adoptaron las especificaciones y recomendaciones de la CPE INEN 5 Parte 9-1:1992, en su
capítulo VII, apartado 4,2,3, entre estas destacan:
El sistema de agua potable trabajará a gravedad.
Los caudales de diseño para redes de distribución serán: el máximo diario al final
del periodo de diseño más incendio y se comprobarán las presiones de la red, para el
caudal máximo horario al final de dicho periodo.
En lo que a presión se refiere, se establece un mínimo de 10.00 m de columna de
agua en los puntos y condiciones más desfavorables de la red.
La presión estática máxima, no deberá, en lo posible, ser mayor a 70.00 m. de
columna de agua y presión máxima dinámica, 50.00 m. para lograr esto, la red podrá
ser dividida en varias subredes interconectadas mediante estructuras o equipos
reductores de presión convenientemente localizados.
Las tuberías de la red serán dispuestas formando mallas, evitando, en todo lo posible,
ramales abiertos.
La velocidad dentro de las tuberías deberá en lo posible mantenerse alrededor de
1.50 m/s. el error de cierre en los circuitos, será como máximo 0.50 m.
El espaciamiento de los hidrantes estará entre los 200 y 300 m.
Dado que el rediseño del sistema se lo realizó en el software Epanet 2.0, para el cálculo de
pérdidas hidráulicas se utilizó la fórmula de Darcy – Weisbach, puesto que desde un punto de
vista académico es la más correcta y es aplicable a todo tipo de líquidos y regímenes.
174
Distribución de gastos en nodos
Para la asignación de los gastos en los tramos de la red se ha optado por el método de las
áreas que consiste en determinar el gasto medio para todo el barrio y en función del área neta
de influencia de cada nodo definir una demanda unitaria, para esto también se ha determinado
la densidad del barrio en diferentes períodos de tiempo, utilizando una rata de crecimiento
poblacional del 2.99 %, valor proporcionado por las autoridades de la DAPAC-R como se
indica a continuación:
Tabla N° 60: Densidad del barrio según período de tiempo.
INEC Densidad
Valor actual Valor en 10 años Valor en 20 años
2010 r2016 Densidad r2026 Densidad r2036 Densidad
Área Población hab/Ha 0.0299 hab/Ha 0.0299 hab/Ha 0.0299 hab/Ha
Ha Habs. 2010 Habs. 2016 Habs. 2026 Habs. 2041
61.50 2.051 42.79 2.448 51.07 3.286 68.55 5.262 106.64
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Con la determinación de la densidad se procede al cálculo de los consumos medios diarios,
y de los caudales máximo diario (QMD) y caudal máximo horario (QMH), como se indica en
el Anexo F.
Haciendo un recuento de la información anteriormente determinada y cuyos datos
obtenidos fueron:
Tabla N° 61: Datos de cálculo para rediseño de red.
ÍTEM VALOR
Población futura 5.262 hab
Dotación 220 l/hab/día
Caudal medio Qmd 13.40 l/s
Caudal máximo horario (QMH) 30.82 l/s
Área total del proyecto 61.50 Ha
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
175
6.2 ESTUDIO DE ALTERNATIVAS
Una vez realizada la evaluación del sistema existente, mediante el trabajo de campo
(recopilación de datos) y de oficina (modelación de la red) obteniéndose información relevante
de las condiciones en que actualmente se encuentra el sistema actual se procederá a plantear
las alternativas más óptimas para que el sistema a rediseñar trabaje adecuadamente y sea al
mismo tiempo segura y económica.
6.2.1 Planteamiento de alternativas
Para determinar un diseño óptimo de la red de distribución del Barrio Cashapamba, se han
considerado los aspectos más relevantes obtenidos de la evaluación y de la zona a implantar el
proyecto:
El tanque Barrio Cashapamba TBC, ha cumplido su período de vida útil, se
encuentra actualmente con fisuras y grietas en su interior, además que su volumen
de reserva es inferior al normado. (Anexo F)
El tanque Cashapamba 1 TC-1, trabaja a la mitad de su capacidad (altura de
desborde). (Anexo F)
El barrio Cashapamba se encuentra focalizado al noreste, por lo que los ramales van
en esta dirección siguiendo la accidentabilidad de la topografía que es semi-ladera.
Capacidad portante y características, físicas y mecánicas de los diferentes estratos
del suelo.
Las pendientes del terreno y la altura de carga de los tanques.
De acuerdo a lo mencionado anteriormente, se ha planteado dos alternativas que pueden
satisfacer las necesidades el barrio tanto en eficiencia y seguridad como en economía.
176
6.2.1.1 Primera alternativa
Esta primera alternativa consiste en separar el caudal de reserva del tanque Cashapamba 1
en dos sistemas independientes. El primero será exclusivamente para satisfacer la demandad
del barrio Cashapamba. El segundo será una línea de conducción que partiría directamente
desde el TC-1 hasta el Tanque Dolores Vega (TDV) con la finalidad de mantener un caudal
constante a este tanque que permita satisfacer igualmente las necesidades de los sectores más
allá del barrio en estudio. En esta alternativa se contempla la sustitución del tipo de material de
la red de distribución de 1 ½” de PVC y asbesto cemento a PVC-P U/E de diámetros variables
por circuito desde 63mm a 110mm con presión de trabajo de 1.25 MPa, y cuyo recorrido es
similar al que ya se encuentra conformado en el barrio, realizando las respectivas mejoras como
es el caso.
6.2.1.2 Segunda alternativa
La segunda alternativa a considerarse consiste en mantener un solo rediseño de la red que
partiría del TC-1 hasta el TDV con una solo línea de conducción que a su vez se ramificaría
para dar servicio al barrio, esto considerando los aspectos de que esta tubería principal sería de
mayor diámetro, tubería PVC-P U/E de 200 mm y presión de trabajo de 1.25 MPa y sus
respectivas ramificaciones en su mayoría de circuitos cerrados desde 63 mm hasta 110 mm.
6.2.1.3 Tercera alternativa
La tercera alternativa contempla mantener el diseño actual de la red, haciendo un rediseño
al tanque TBC de 10.00 m3, para esto, se prevé la construcción de un nuevo tanque que
remplace al existente, con la finalidad de mantener el suministro de agua potable en
condiciones de permanencia hidráulica y sanitaria exigidas en la normativa ecuatoriana; esto
además permitirá que, aunque la red principal siga ampliándose, el barrio Cashapamba cuente
con una dotación permanente de líquido. Esta alternativa consiste en dos sistemas dentro de la
177
misma red, el primero que iría del tanque TC-1 al tanque TDV y el otro que sería del tanque
nuevo tanque TBC directamente al barrio que contempla la sustitución del tipo de material de
la red de distribución a PVC-P U/E de diámetros variables por circuito desde 63 mm a 110 mm
con presión de trabajo de 1.25 MPa, y recorrido similar al que ya se encuentra conformado en
el barrio y mejoras correspondientes.
6.2.2 Comparación de alternativas
6.2.2.1 Análisis físico
El sistema de la alternativa 1 parte del Tanque Cashapamba 1 (TC-1), en su primera
disposición se encuentra conformado por 93 nodos, como se muestra en la figura a continuación
y 114 tramos de tubería.
Figura N° 59: Conformación Alternativa 1.
Fuente: Epanet 2.0, 2017
URBANIZACIÓNCASHAPAMBA
CIUDADELA DEL EJÉRCITO
BARRIO CASHAPAMBA
dd
CONJUNTO HABITACIONAL CASHAPAMBA
001
004
007
009
011
017
020
024
012
012
001
032
034
036
052
054
056
058
064
066
068
074
076
078
030
031
072
089
090
098
105
088
109
Tanque
Tanque
TC-1
Diámetro
57.00
81.40
99.60
99.60
mm
178
Abasteciendo del líquido al Barrio Cashapamba. Esta red estará constituida por tubería
PVC-P E/C de 200 mm desde el tanque reservorio en un aproximado de 22.01 m, luego se
realiza el cambio a 160 mm hasta el ingreso al Conjunto Cashapamba, desde ahí la red se
compone de dos ramales PVC-P E/C de 90 mm que a su vez forman circuitos cerrados y
abiertos de 63mm, diámetro mínimo establecido por la normativa del GAD Rumiñahui.
En su segunda etapa, se ha optado por una línea de conducción que llega al tanque Dolores
Vega. La importancia de esta línea radica en que el TC-1 abastece de líquido a este otro tanque
que a su vez satisface la demanda de los sectores Ciudadela del ejército y La Colina. Se
encuentra compuesto por 21 nodos y 20 tuberías. Esta línea de conducción estará conformada
por tubería de PVC-P E/C de 200 mm desde el tanque de reserva hasta el tanque Dolores Vega.
Figura N° 60: Conformación de Alternativa 1 (TC-1 – TDV).
Fuente: Epanet 2.0, 2017.
dd
Tanque
TanqueTC-1
TDV
Diámetro
182.00
184.00
186.00
188.00
mm
179
Los nodos que presenta esta red no son de consumo, puesto que es una línea de conducción,
estos nodos son solo de control que permiten identificar parámetros relacionados a caudal y
presión en puntos estratégicos de la red.
El sistema propuesto en la alternativa 2 contempla la disposición de toda la red en un solo
sistema y cuyo objetivo principal es el ahorro de recursos al plantear una sola tubería que pueda
conducir y distribuir el líquido al barrio. Parte del Tanque Cashapamba 1 (TC-1), con una línea
de conducción de tubería PVC-P U/E de 250 mm al Tanque Dolores Vega y presenta
ramificaciones a la altura de la Av. Pascual Ati, formando circuitos cerrados y abiertos de 90
mm y 63 mm, como se muestra en la figura a continuación. Su disposición se encuentra
conformada por 108 nodos y 107 tramos de tuberías que recorren longitudinal y
transversalmente el territorio del barrio.
Figura N° 61: Conformación de Alternativa 2 (TC-1 – TDV).
Fuente: Epanet 2.0, 2017.
dd
Tanque
Tanque
TC-1
Diámetro
57.00
81.40
99.60
181.00
mm
180
Para lograr estabilidad en caudal y presiones a lo largo de la red, ésta alternativa al igual que
la anterior prevén la necesidad de inutilizar el Tanque Barrio Cashapamba TBC, desviando el
caudal de este al TC-1 para mejorar la carga hidráulica que permita satisfacerlas necesidades
de la población. Dado que en el estudio de aforos de tanques realizado en el Capítulo II y su
análisis en el Capítulo IV indican que el Tanque Cashapamba 1 (TBC) no trabaja a su máxima
capacidad, el caudal desviado desde el otro tanque puede ser almacenado y distribuido sin
ningún inconveniente por la estructura.
La tercera propuesta del sistema que suministra del líquido al Barrio Cashapamba, plantea
tomar la conformación de la alternativa 1 más el derrocamiento y rediseño del Tanque Barrio
Cashapamba el cual abastecerá exclusivamente al barrio en estudio, debido a las necesidades
que presenta actualmente.
Figura N° 62: Conformación de Alternativa 3.
Fuente: Epanet 2.0, 2017.
URBANIZACIÓNCASHAPAMBA
CIUDADELA DEL EJÉRCITO
BARRIO CASHAPAMBA
dd
CONJUNTO HABITACIONAL CASHAPAMBA
001
004
007
009
011
017
020
024
012
012
001
032
034
036
052
054
056
058
064
066
068
074
076
078
030
031
072
089
090
098
105
088
109
Tanque
TanqueTBC-1
Diámetro
60.00
81.40
99.60
140.00
mm
Día 1, 12:00 AM
181
En tanto se mantendrá por separado la línea de conducción desde el Tanque Cashapamba 1
(TC-1) en dirección hacia el Tanque Dolores Vega (TDV), como se muestra en las figuras a
continuación.
Y de la línea de conducción:
Figura N° 63: Conformación de Alternativa 3 (TC-1 – TDV).
Fuente: Epanet 2.0, 2017.
La red está compuesta por 104 nodos y 114 tramos de tubería, y se extiende a lo largo del
barrio, con formando circuitos, con diámetros de tuberías de 200 mm de salida del Tanque,
presenta una reducción a 160 mm hasta la altura de la Av. Pascual Ati, donde se conforman
mallas abiertos y cerrados, ajustándose a la geometría que presenta el barrio, con tuberías de
110, 90 y 63 mm, PVC-P U/E de 1.25 MPa.
La línea de conducción partirá desde el Tanque Cashapamba 1 TC-1, en dirección al Tanque
Dolores Vega TDV, con diámetro de tubería de 200 mm PVC-P U/E de 1.25 MPa., con lo cual
se mejorará los volúmenes de reservas para los sectores que se abastecen a partir del Tanque
Dolores Vega.
dd
Tanque
TanqueTC-1
TDV
Diámetro
182.00
184.00
186.00
188.00
mm
182
6.2.2.2 Análisis económico
Para el análisis económico de las alternativas se ha realizado un análisis un presupuesto
referencial en función de los rubros más representativos de los componentes de los sistemas.
El sistema de la alternativa 1, considera los rubros de conducción y distribución.
Tabla N° 62: Análisis económico referencial, Alternativa 1.
ITEM DESCRIPCIÓN Ud. CANTIDAD PRECIO
UNITARIO
TOTAL
$
CONDUCCIÓN
1 TUBERÍA PVC U/E Ø 200 MM 1.25
MPA (MAT/TRANS/INST) (R) m 1615.14 63.25 102157.61
2 CODO ACERO Ø 8"<90º
(MAT/REC/TRANS/INST) (R) U 4.00 382.06 1528.24
3 TEE ACERO 08X08X08"
(MAT/REC/TRANS/INST) U 1.00 162.53 162.53
4 ENCOFRADO/DESENCOFRADO
METÁLICO POZO DE REVISIÓN U 6.00 28.90 173.40
5 POZO REVISIÓN H.S F'C = 210
KG/CM2 H = 1.26-1.75 M U 5.00 604.22 3021.10
6 POZO REVISIÓN H.S F'C = 210
KG/CM2 H = 1.50 - 3.00 M U 1.00 1082.77 1082.77
7 VÁLVULA AIRE COMBINADA
TRIPLE FUNCIÓN 8" CLASE 250 U 6.00 3324.01 19944.06
DISTRIBUCIÓN
8 EXCAVACIÓN DE ZANJA A MANO H
= 0.00 @ 2.00 M (R) m3 469.09 8.99 4217.11
9 EXCAVACIÓN DE ZANJA A
MÁQUINA H = 0.00 @ 2.00 M (R) m3 6701.27 2.37 15882.00
10 EXCAVACIÓN DE ZANJA A
MÁQUINA H = 2.01 @ 4.00 M (R) m3 335.06 2.99 1001.84
11 RASANTEO DE ZANJA A MANO (R) m2 5710.23 1.66 9478.98
183
ITEM DESCRIPCIÓN Ud. CANTIDAD PRECIO
UNITARIO
TOTAL
$
12 CAMA DE ARENA (R) m3 285.51 20.62 5887.25
13 TUBERÍA PVC U/E Ø 200 MM 1.25
MPA (MAT/TRANS/INST) (R) m 22.00 63.25 1391.50
14 TUBERÍA PVC U/E Ø 160 MM 1.25
MPA (MAT/TRANS/INST) (R) m 536.50 40.81 21894.57
15 TUBERÍA PVC U/E Ø 110 MM 1.25
MPA (MAT/TRANS/INST) (R) m 2040.10 20.44 41699.64
16 TUBERÍA PVC U/E Ø 90 MM 1.25
MPA (MAT/TRANS/INST) (R) m 1389.01 14.17 19682.27
17 TUBERÍA PVC U/E Ø 63 MM 1.25
MPA (MAT/TRANS/INST) (R) m 2357.08 8.90 20978.01
18
VÁLVULA COMPUERTA S/V - H.F -
L.L Ø 110 MM (4") SELLO
ELÁSTICO(MAT.TRANS.INST)
U 20.00 358.14 7162.80
19
VÁLVULA COMPUERTA S/V - H.F -
L.L Ø 90 MM SELLO ELÁSTICO
(MAT.TRANS.INST)
U 5.00 267.58 1337.90
20 VÁLVULA COMPUERTA S/V - H.F -
L.L Ø 63 MM SELLO ELÁSTICO U 46.00 161.85 7445.10
21 VÁLVULA REDUCTORA PRESIÓN
03" (MAT.TRANS.INST) U 3.00 1510.51 4531.53
22 VÁLVULA REDUCTORA PRESIÓN
04" U 3.00 3567.30 10701.90
23 CAJA VÁLVULA HF Ø 6" U 77.00 69.92 5383.84
24 HIDRANTE PEDESTAL 2 SALIDAS Ø
4" TEE 4" X 4" U 3.00 2172.38 6517.14
25 ZETA DE ACERO Ø 4" U 3.00 90.85 272.55
26 TAPÓN DE FOGUEO Ø 90 MM (R) U 3.00 683.88 2051.64
27 TAPÓN DE FOGUEO Ø 63 MM (R) U 21.00 511.74 10746.54
TOTAL $
USD. 326.333.81
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
184
Tabla N° 63: Análisis económico referencial. Alternativa 2.
El sistema de la alternativa 2, considera únicamente los rubros de distribución.
ITEM DESCRIPCIÓN Ud. CANTIDAD PRECIO
UNITARIO
TOTAL
$
DISTRIBUCIÓN
1 EXCAVACIÓN DE ZANJA A MANO
H = 0.00 @ 2.00 M (R) m3 469.09 8.99 4217.11
2 EXCAVACIÓN DE ZANJA A
MÁQUINA H = 0.00 @ 2.00 M (R) m3 6701.27 2.37 15882
3 EXCAVACIÓN DE ZANJA A
MÁQUINA H = 2.01 @ 4.00 M (R) m3 335.06 2.99 1001.84
4 RASANTEO DE ZANJA A MANO (R) m2 5710.23 1.66 9478.98
5 CAMA DE ARENA (R) m3 285.51 20.62 5887.25
6 TUBERÍA PVC U/E Ø 200 MM 1.25
MPA (MAT/TRANS/INST) (R) m 22.00 63.25 1391.5
7 TUBERÍA PVC U/E Ø 160 MM 1.25
MPa m 536.50 40.81 21894.57
8 TUBERÍA PVC U/E Ø 110 MM 1.25
MPA (MAT/TRANS/INST) (R) m 2040.10 20.44 41699.64
9 TUBERÍA PVC U/E Ø 90 MM 1.25
MPA m 1389.01 14.17 19682.27
10 TUBERÍA PVC U/E Ø 63 MM 1.25
MPA m 2357.08 8.9 20978.01
11 TUBERÍA PVC U/E Ø 200 MM 1.25
MPA (MAT/TRANS/INST) (R) m 1615.14 63.25 102157.61
12 ENCOFRADO/DESENCOFRADO
METÁLICO POZO DE REVISIÓN U 6.00 28.9 173.4
13
POZO REVISIÓN H.S F'C = 210
KG/CM2 H = 1.26-1.75 M (TAPA.
CERCO Y PELDAÑOS) (R)
U 5.00 604.22 3021.1
14 POZO REVISIÓN H.S F'C = 210
KG/CM2 H = 1.50 - 3.00 M U 1.00 1082.77 1082.77
185
ITEM DESCRIPCIÓN Ud. CANTIDAD PRECIO
UNITARIO
TOTAL
$
15 VÁLVULA COMPUERTA S/V - H.F -
L.L Ø 110 MM (4") SELLO ELÁSTICO U 20.00 358.14 7162.8
16 VÁLVULA COMPUERTA S/V - H.F -
L.L Ø 90 MM SELLO ELÁSTICO U 5.00 267.58 1337.9
17 VÁLVULA COMPUERTA S/V - H.F -
L.L Ø 63 MM SELLO ELÁSTICO U 46.00 161.85 7445.1
18 VÁLVULA REDUCTORA PRESIÓN
03" U 3.00 1510.51 4531.53
19 VÁLVULA REDUCTORA PRESIÓN
04" U 3.00 3567.3 10701.9
20 CAJA VÁLVULA HF Ø 6" U 77.00 69.92 5383.84
21 HIDRANTE PEDESTAL 2 SALIDAS Ø
4" TEE 4" X 4" U 3.00 2172.38 6517.14
22 ZETA DE ACERO Ø 4" U 3.00 90.85 272.55
23 TAPÓN DE FOGUEO Ø 90 MM (R) U 3.00 683.88 2051.64
24 TAPÓN DE FOGUEO Ø 63 MM (R) U 21.00 511.74 10746.54
TOTAL $
USD. 304.698.98
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
El sistema de la alternativa 3, considera, línea de conducción, red de distribución, y la
implementación de un tanque de almacenamiento tipo.
Tabla N° 64: Análisis económico referencial, Alternativa 2.
ITEM DESCRIPCIÓN Ud. CANTIDAD PRECIO
UNITARIO TOTAL
CONDUCCIÓN
1 TUBERÍA PVC U/E Ø 200 MM 1.25
MPA (MAT/TRANS/INST) (R) m 1615.14 63.25 102157.61
186
ITEM DESCRIPCIÓN Ud. CANTIDAD PRECIO
UNITARIO TOTAL
2 CODO ACERO Ø 8"<90º
(MAT/REC/TRANS/INST) (R) U 4.00 382.06 1528.24
3 TEE ACERO 08X08X08"
(MAT/REC/TRANS/INST) U 1.00 162.53 162.53
4 BLOQUE DE ANCLAJE HORMIGÓN
SIMPLE 60X30X15 CM (R) U 5.00 19.42 97.10
4 ENCOFRADO/DESENCOFRADO
METÁLICO POZO DE REVISIÓN U 6.00 28.90 173.40
5 POZO REVISIÓN H.S F'C = 210
KG/CM2 H = 1.26-1.75 M U 5.00 604.22 3021.10
6 POZO REVISIÓN H.S F'C = 210
KG/CM2 H = 1.50 - 3.00 M U 1.00 1082.77 1082.77
7 VÁLVULA AIRE COMBINADA
TRIPLE FUNCIÓN 8" CLASE 250 U 6.00 3324.01 19944.06
DISTRIBUCIÓN
8 TUBERÍA PVC U/E Ø 200 MM 1.25
MPA (MAT/TRANS/INST) (R) m 22.00 63.25 1391.50
9 TUBERÍA PVC U/E Ø 160 MM 1.25
MPA (MAT/TRANS/INST) (R) m 536.50 40.81 21894.57
10 TUBERÍA PVC U/E Ø 110 MM 1.25
MPA (MAT/TRANS/INST) (R) m 2040.10 20.44 41699.64
11 TUBERÍA PVC U/E Ø 90 MM 1.25
MPA (MAT/TRANS/INST) (R) m 1389.01 14.17 19682.27
12 TUBERÍA PVC U/E Ø 63 MM 1.25
MPA (MAT/TRANS/INST) (R) m 2357.08 8.90 20978.01
13 CRUZ REDUCTORA PVC U/E Ø 110
@ 90 MM (R) U 1.00 116.32 116.32
14 CODO PVC U/E Ø 110 MM X 22. 5º U 3.00 23.48 70.44
15 CODO PVC U/E Ø 90 MM X 45º U 3.00 15.06 45.18
16 CODO PVC U/E Ø 63 MM X 45º U 21.00 11.20 235.20
17 CODO PVC U/E Ø 63 MM X 22. 5º U 11.00 9.83 108.13
187
ITEM DESCRIPCIÓN Ud. CANTIDAD PRECIO
UNITARIO TOTAL
18 TEE PVC U/E Ø 110 MM 1.25 MPA U 13.00 49.47 643.11
19 TEE PVC U/E Ø 90 MM 1.25 MPA U 1.00 44.82 44.82
20 TEE PVC U/E Ø 63 MM 1.60 MPA U 4.00 31.54 126.16
21 TEE REDUCTORA PVC U/E Ø 110 X
90 MM (R) U 3.00 37.13 111.39
22 TEE REDUCTORA PVC U/E Ø 110 @
63 MM (R) U 16.00 37.13 594.08
23 TEE REDUCTORA PVC U/E Ø 90 @
63 MM (R) U 8.00 31.67 253.36
24 REDUCTOR PVC U/E Ø 110 @ 90 MM
(R) U 2.00 53.83 107.66
25 REDUCTOR PVC U/E Ø 160 @ 110
MM (R) U 1.00 48.17 48.17
26 REDUCTOR PVC U/E Ø 200 @ 160
MM (R) U 1.00 66.00 66.00
27 REDUCTOR PVC U/E Ø 90 @ 63 MM
(R) U 2.00 24.35 48.70
28
VÁLVULA COMPUERTA S/V - H.F -
L.L Ø 110 MM (4") SELLO
ELÁSTICO(MAT.TRANS.INST)
U 20.00 358.14 7162.80
29 VÁLVULA COMPUERTA S/V - H.F -
L.L Ø 90 MM SELLO ELÁSTICO U 5.00 267.58 1337.90
30 VÁLVULA COMPUERTA S/V - H.F -
L.L Ø 63 MM SELLO ELÁSTICO U 46.00 161.85 7445.10
31 VÁLVULA REDUCTORA PRESIÓN
03" (MAT. TRANS. INST) U 3.00 1510.51 4531.53
32 VÁLVULA REDUCTORA PRESIÓN
04" (MATERIAL) U 3.00 3567.30 10701.90
33 CAJA VÁLVULA HF Ø 6"
(MAT/TRANS/INST) (R) U 77.00 69.92 5383.84
34 HIDRANTE PEDESTAL 2 SALIDAS Ø
4" TEE 4" X 4" U 3.00 2172.38 6517.14
188
ITEM DESCRIPCIÓN Ud. CANTIDAD PRECIO
UNITARIO TOTAL
35 ZETA DE ACERO Ø 4" U 3.00 90.85 272.55
36 TAPÓN DE FOGUEO Ø 90 MM (R) U 3.00 683.88 2051.64
37 TAPÓN DE FOGUEO Ø 63 MM (R) U 21.00 511.74 10746.54
38 BLOQUE DE ANCLAJE HORMIGÓN
SIMPLE 60X30X15 CM (R) U 193.00 19.42 3748.06
TANQUE DE RESERVA
39 DERROCAMIENTO DE HORMIGÓN
SIMPLE (R) m3 8.28 74.12 613.54
40 HORMIGÓN SIMPLE REPLANTILLO
F´C = 180 KG/CM2 (R) m3 9.48 137.13 1299.58
41 ENCOFRADO/DESENCOFRADO
LOSA DE FONDO (BORDES) (R) m 28.40 8.05 228.62
42 ENCOFRADO/DESENCOFRADO
PAREDES 2 LADOS (TANQUE) (R) m2 104.16 36.96 3849.75
43 ENCOFRADO/DESENCOFRADO
COLUMNAS (R) m2 4.95 25.10 124.25
44 ENCOFRADO/DESENCOFRADO
LOSA SUPERIOR (TANQUE) (R) m2 36.00 19.18 690.48
45 ACERO REFUERZO FY=4200
KG/CM2 kg 4401.26 1.93 8494.43
46 MALLA ELECTROSOLDADA 6.15 m2 62.00 5.31 329.22
47 HORMIGÓN SIMPLE LOSA FONDO
TANQUE F'C=210 KG/CM2 (R) m3 15.80 139.30 2200.24
48 HORMIGÓN SIMPLE PAREDES
TANQUE F'C=210 KG/CM2 (R) m3 26.04 173.74 4524.19
49 HORMIGÓN SIMPLE COLUMNAS
F''C=210 KG/CM2 (R) m3 0.74 168.27 124.18
50
HORMIGÓN SIMPLE LOSA
SUPERIOR TANQUE F'C=210
KG/CM2 (R)
m3 7.37 162.62 1198.35
51 JUNTAS IMPERMEABLES PVC 18
CM (1.35 KG/M) (R) m 26.00 17.02 442.52
189
ITEM DESCRIPCIÓN Ud. CANTIDAD PRECIO
UNITARIO TOTAL
52 TUBERÍA ACERO RECUBIERTA 08"
(MAT/TRANS/INST) m 8.40 101.64 853.78
53 TUBERÍA ACERO RECUBIERTA 04"
(MAT/TRANS/INST) m 3.80 48.15 182.97
54 CODO ACERO Ø 8" X 90º
(MAT/REC/TRANS/INST) (R) U 3.00 382.06 1146.18
55 VÁLVULA COMPUERTA 08" U 2.00 946.48 1892.96
56 VÁLVULA COMPUERTA 04" U 1.00 426.96 426.96
57
POZO REVISIÓN H.S F'C = 210
KG/CM2 H = 1.50 - 3.00 M (TAPA
CERCO PELDAÑOS)
U 1.00 1082.77 1082.77
58 TUBERÍA PVC U/E Ø 200 MM 1.25
MPA (MAT/TRANS/INST) (R) m 14.20 63.25 898.15
59 TUBERÍA PVC U/E Ø 110 MM 1.25
MPA (MAT/TRANS/INST) (R) m 6.30 20.44 128.77
60
ESCALERA MARINERA H.G 11/4"
CON PROTECCIÓN VARILLA 12MM
(PROVISION. MONTAJE. PINTADA)
m 2.00 73.63 147.26
61 TAPA DE TOOL GALVANIZADO
(0.70 X 0.70 M) (R) U 1.00 83.28 83.28
TOTAL $
USD. 465.870.29
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Se puede observar cómo, de las alternativas indicadas la que presenta un valor económico
más accesible es la alternativa 2.
6.2.2.3 Análisis de reservas
El análisis de reservas de almacenamiento, estará en función de la delimitación de las áreas
de los barrios aledaños al de estudio y que se encuentran abastecidos por los afluentes de El
Molinuco, Luz de América y el acuífero Cashapamba.
190
Figura N° 64: Áreas de consumos.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Tabla N° 65: Determinación de caudales, Barrios.
Sector
Área
Bruta
Área
Neta Densidad
Población
Saturada
Dotación Qmd
kmd
QMD
kmh
QMH
Ha Ha l/hab./día l/s l/s l/s
La Colina 121.30 103.10 75.17 7749.87 220.00 19.73 1.50 29.60 2.30 45.39
Navarra 60.09 51.07 100.22 5118.39 220.00 13.03 1.50 19.55 2.30 29.98
Comuna Cashapamba 46.65 39.65 38.54 1528.23 220.00 3.89 1.50 5.84 2.30 8.95
Barrio Cashapamba 61.50 52.28 77.81 4067.27 220.00 10.36 1.50 15.53 2.30 23.82
Ciud. Ejército 28.51 24.23 581.72 14095.96 220.00 35.89 1.50 53.84 2.30 82.55
Urbanización S. Ig. C 20.20 17.17 197.32 3387.98 220.00 8.63 1.50 12.94 2.30 19.84
Dolores Vega 1 8.04 6.83 163.99 1120.23 220.00 2.85 1.50 4.28 2.30 6.56
Dolores Vega 2 23.69 20.14 231.62 4664.45 220.00 11.88 1.50 17.82 2.30 27.32
Total 369.97 314.47 - 41732.38 - 106.26 - 159.39 - 244.40
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
ID SECTOR ÁREA
1 LA COLINA 121,30 Ha
2 NAVARRA 60,09 Ha
3 COMUNA CASHAPAMBA 46,65 Ha
4 BARRIO CASHAPAMBA 61,50 Ha
5 CIUDADELA DEL EJÉRCITO 28,51 Ha
6 URBANIZACIÓN SAN IGNACIO DE C. 20,20 Ha
7 DOLORES VEGA 1 8,04 Ha
8 DOLORES VEGA 2 23,69 Ha
191
De la tabla anterior se determina que la demanda requerida por los barrios aledaños y en
estudio es de 159.39 l/s, esto da un valor de 13772.00 m3/día, con el cual se determinará los
volúmenes aproximados que necesita cada barrio para cubrir sus necesidades, en función a lo
establecido en las especificaciones y recomendaciones de la CPE INEN 5 Parte 9-1:1992, en
su capítulo IV, apartado 4.1.7, volúmenes de almacenamiento, como se indica a continuación.
Tabla N° 66: Volumen de almacenamiento requerido.
DESCRIPCIÓN VOLUMEN
m3
Reservorio 573.82
Regulación 143.46
Emergencia 143.46
Incendios 323.00
Total 1183.73
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
De esta tabla se obtiene el volumen de reserva total requerido para cubrir las necesidades
de los barrios en mención que al ser comparado con los volúmenes actuales se observa:
Tabla N° 67: Volumen de almacenamiento existente.
DESCRIPCIÓN VOLUMEN
m3
Tanque Cashapamba 1 TC-1 800.00
Tanque Barrio Cashapamba 10.00
Tanque Dolores Vega 600.00
Tanque La Colina 500.00
Total 1910.00
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Se observa que la capacidad de almacenamiento existente es superior a lo requerido para el
área en estudio y aledaños.
192
Del análisis de los volúmenes de almacenamiento se determina que el barrio y los sectores
aledaños no requieren de la implementación de un tanque nuevo debido a que los tanques de
reserva con los que cuenta el sistema cubren las necesidades y demandas.
6.2.3 Selección de la alternativa
La factibilidad de una obra civil debe cumplir con las condiciones de eficiencia, seguridad,
y deben ser económicamente viables para su ejecución. En proyectos de Agua Potable los
principales parámetros técnicos que se debe cumplir en sistemas de conducción y distribución,
son: velocidad, caudal y presión dinámica. Del análisis de los modelos matemáticos de las
diferentes alternativas se presentan los siguientes resultados:
De las alternativas propuestas se determina que el trazado de las líneas de
conducción y distribución no pueden ser modificados por la configuración y
características topográficas del terreno.
Asimismo, se considera el derrocamiento del Tanque Barrio Cashapamba debido al
cumplimiento de su vida útil, insuficiente capacidad de almacenamiento y el
deterioro que presenta la estructura (fugas debido a fisuras).
La primera alternativa considera la derivación del caudal del Tanque Barrio
Cashapamba al tanque adjunto (TC-1), aumentando la altura de reserva de éste y
consecuentemente las presiones del sistema, lo que permite satisfacer las demandas
de agua potable al área delimitada del barrio en estudio, manteniendo dos sistemas
conducción y distribución independientes, abastecidos por el Tanque Cashapamba
1, TC-1, cumpliendo los parámetros técnicos antes mencionados, teniendo una
presión dinámica máxima de 48.80 m (nodo N74) suficiente para abastecer a los
usuarios y una mínima 9.83 m (nodo N7), los cuales están dentro de los rangos
193
establecidos para el diseño de redes de distribución. Con la cual solo se plantea el
reemplazo de las tuberías de PVC E/C-P a PVC U/E de 1.25 MPa.
La segunda alternativa es la unificación de los sistemas de conducción y distribución
abastecidos a partir del Tanque Cashapamba 1, TC-1, para esto se precisa un
incremento de diámetros de tuberías en comparación con la primera alternativa;
respecto a las condiciones hidráulicas se obtiene una presión dinámica máxima de
48.68 m (nodo N74) y una mínima 9.58 m (nodo N7) suficiente para proveer a los
usuarios. A pesar de que los valores son superiores que los de la alternativa 1, esta
configuración no genera confiabilidad en la dotación requerida para el Tanque
Dolores Vega que es la conexión final aguas abajo del proyecto. Su disposición
unitaria es técnicamente errónea puesto que, tradicionalmente se realiza el trazado
independiente de los sistemas de conducción y distribución con la finalidad de
mantener las presiones y caudales adecuados.
La tercera alternativa considera además del cambio de tuberías de la alternativa 1, la
incorporación de un tanque de reserva nuevo para el Barrio Cashapamba (TBCN) de
mayor capacidad de almacenamiento. Se mantendría por separado el trazado de la
línea conducción desde el Tanque TC-1 al Tanque Dolores Vega TDV; y
distribución desde el nuevo Tanque Barrio Cashapamba a los sectores Conjunto
habitacional Cashapamba, barrio Cashapamba, Urbanización y Comuna
Cashapamba respectivamente. Dado que, las condiciones con las que funciona
actualmente el Tanque Barrio Cashapamba no son coherentes respecto a la
distribución de los otros sectores, en los que, se encuentran tanques de mayor
volumen y con características tipo según la Normativa aplicada. Esto evitará la
incertidumbre del abastecimiento de los sectores aledaños que se alimentan de esta
reserva. De la simulación hidráulica se ha obtenido una presión dinámica máxima
194
de 48.69 m (nodo N74) y una mínima 9.83 m (nodo N7), resultados similares a los
de la alternativa 1 que demuestran la eficiencia del sistema.
Para la selección de la alternativa óptima de acuerdo a los parámetros técnicos, las tres
alternativas satisfacen las demandas hidráulicas, Cada una con características y situaciones
específicas como se indican a continuación:
La alternativa uno presenta las mejores condiciones técnicas y económicas para el proyecto,
pese a esto, no considera futuras ampliaciones del sistema; al igual que no se recomienda tener
un solo reservorio para un área tan extensa por razones de mantenimiento y limpieza.
La alternativa dos a pesar de ser la más económica no es viable debido al trazado unificado
que presenta.
Se ha optado por el sistema planteado en la alternativa tres, siendo ésta la que reúne las
características adecuadas para la población tanto del Barrio como de los alrededores.
Con la alternativa seleccionada se podrá garantizar que el Barrio Cashapamba pueda tener
un servicio de calidad durante un periodo de al menos 20 años dado que se prevé la ampliación
del proyecto dentro y fuera del sector obteniendo mejores prestaciones, por lo que el nuevo
tanque Barrio Cashapamba TBC-1 podrá abastecer independientemente y en forma total al
barrio sin comprometer los volúmenes de la reserva de los tanque Dolores Vega y La Colina
de los sectores aledaños en caso de presentarse reparaciones, limpieza y/o mantenimiento del
reservorio principal.
6.3 DISEÑO HIDRÁULICO DE LA ALTERNATIVA SELECCIONADA
En el afán de proveer un adecuado sistema de distribución al de agua potable al Barrio
Cashapamba, parroquia Sangolquí, cantón Rumiñahui, este contará con los siguientes
elementos:
195
Tanque de reserva Cashapamba ubicado en el barrio Cashapamba, abscisa 0+000 m.
Línea de conducción desde el tanque Cashapamba 1 (TC-1) al tanque Dolores Vega.
Línea de distribución dispuesta en ramales abiertos y cerrados extendida al sur y este
del barrio, en tubería de PVC-P E/C, compuesta por diámetros que varían desde
63mm a 160mm, con una presión máxima de trabajo de 1.25 MPa, que permitirá el
funcionamiento y dotación a todas las viviendas de manera adecuada.
Nuevo tanque “Barrio Cashapamba” TBC-1, abscisa 0+000 m.
6.3.1 Análisis de reservas
Los tanques de reserva dentro del diseño de la red de distribución juegan un papel importante
tanto en el período de diseño como en el ámbito económico para el adecuado funcionamiento
hidráulico del sistema.
Actualmente el sistema cuenta con dos tanques al inicio de la red, el Tanque Cashapamba 1
(TC-1) de 800 m3 y el Tanque Barrio Cashapamba (TBC) de 10 m3, este último con severos
inconvenientes debido al cumplimiento de su período de vida útil.
Figura N° 65: Curva de variación de consumo Tanque Barrio.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
1.13 1.17 1.15 1.161.22 1.26
1.33 1.32 1.37 1.421.49 1.53 1.54 1.54 1.54 1.54
1.48
1.20 1.19 1.181.08
1.14 1.17 1.22 1.24
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
1.60
1.80
NIV
EL D
EL T
AN
QU
E
HORA
CURVA VARIACIÓN DE CONSUMO TB
196
Al realizar el aforo de este tanque durante un período de 24 horas se observó como en el
lapso de 1:00 am a 4:00 am se tiene la mayor carga hidráulica del tanque con 1.54 m de altura
del total de 2.00 m, en este instante se constató el desperdicio del líquido puesto que se superó
el nivel de rebose, líquido que podría ser almacenado para cubrir necesidades de otros sectores.
Respecto al TC-1 se ha comprobado que este no trabaja a su capacidad máxima, si no que
todavía puede almacenar líquido en su interior que permita una mejor compensación de la carga
hidráulica durante las horas pico. Como se tiene en el gráfico a continuación.
La información detallada del aforo se encuentra en el anexo D.
Figura N° 66: Curva de variación de consumo TC-1.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
El tanque Cashapamba 1 tiene una altura útil de 4.70 m y como se observa a anteriormente
el nivel más alto al que se encuentra el agua del tanque es a 2.54 m a las 5:00 am, es decir se
tiene apenas una eficiencia del 54.00 % del tanque. El resto del tiempo la variación fluctúa de
acuerdo al consumo en las diferentes horas del día. A partir de esto, se comprueba nuevamente
que el tanque no está trabajando a su capacidad real.
2.00 1.93 1.91 1.97 1.95 1.99 2.00 2.01 2.02 2.02 2.09 2.16 2.252.35 2.43 2.52 2.54 2.50 2.43
2.322.20
2.10 2.02 1.96 1.91
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
3.00
NIV
EL D
EL T
AN
QU
E
HORA
CURVA VARIACIÓN DE CONSUMO TC-1
197
Estos valores permitirán definir una Curva de patrones, que se ingresará posteriormente en
Epanet 2.0, para el análisis en periodo extendido y que indican las fluctuaciones de la carga
hidráulica a lo largo del día.
Esta información será base para los cálculos y procedimientos siguientes.
6.3.2 Rediseño de abastecimiento.
Se ha optado por hacer un rediseño en el abastecimiento del tanque de 10 m3 de capacidad,
dado que éste ya ha cumplido su vida útil (más de 30 años) y que no se ajusta con los parámetros
establecidos en la norma CPE INEN 5 PARTE 9-1 4,1,4 que dictamina que en ningún caso el
almacenamiento de tanques será menor de 15 m3, a más de presentar varios inconvenientes
como:
Fisuras y agrietamientos
Almacenamiento insuficiente que provoca el desperdicio de agua.
Carga hidráulica deficiente para satisfacer las necesidades del barrio.
6.3.3 Criterios de diseño
Los diseños de las reservas deben permitir que se proporcione la máxima economía en los
costos sin descuidar el apartado de seguridad y funcionalidad.
A continuación, se indica la determinación de los caudales en los nodos para la determinación
del caudal máximo diario, necesario para el rediseño de la red.
Tabla N° 68: Caudales por nodos de red Barrio Cashapamba.
Nudo COTA
Área
Bruta
Área
Neta Densidad Población
Saturada
Dotación Qmd kmd
QMD kmh
QMH
Ha Ha l/hab./día l/s l/s l/s
n3 2612.89 2.46 2.09 106.64 222.98 220.00 0.57 1.50 0.85 2.30 1.31
n4 2606.98 7.77 6.60 106.64 704.30 220.00 1.79 1.50 2.69 2.30 4.12
198
Nudo COTA
Área
Bruta
Área
Neta Densidad Población
Saturada
Dotación Qmd kmd
QMD kmh
QMH
Ha Ha l/hab./día l/s l/s l/s
n5 2604.20 10.00 8.50 106.64 906.14 220.00 2.31 1.50 3.46 2.30 5.31
n6 2595.91 0.29 0.25 106.64 26.29 220.00 0.07 1.50 0.10 2.30 0.15
n7 2595.35 2.29 1.95 106.64 207.57 220.00 0.53 1.50 0.79 2.30 1.22
n8 2591.93 0.33 0.28 106.64 29.91 220.00 0.08 1.50 0.11 2.30 0.18
n9 2590.13 0.32 0.27 106.64 29.01 220.00 0.07 1.50 0.11 2.30 0.17
n10 2587.31 2.38 2.02 106.64 215.73 220.00 0.55 1.50 0.82 2.30 1.26
n11 2583.52 0.47 0.40 106.64 42.60 220.00 0.11 1.50 0.16 2.30 0.25
n12 2578.17 0.79 0.67 106.64 71.61 220.00 0.18 1.50 0.27 2.30 0.42
n13 2592.14 1.06 0.90 106.64 96.08 220.00 0.24 1.50 0.37 2.30 0.56
n14 2585.15 1.18 1.00 106.64 106.96 220.00 0.27 1.50 0.41 2.30 0.63
n15 2585.24 0.12 0.10 106.64 10.88 220.00 0.03 1.50 0.04 2.30 0.06
n16 2584.24 0.19 0.16 106.64 17.22 220.00 0.04 1.50 0.07 2.30 0.10
n17 2582.12 0.60 0.51 106.64 54.39 220.00 0.14 1.50 0.21 2.30 0.32
n19 2581.39 0.20 0.17 106.64 18.13 220.00 0.05 1.50 0.07 2.30 0.11
n21 2564.45 0.42 0.36 106.64 38.07 220.00 0.10 1.50 0.15 2.30 0.22
n23 2579.28 0.35 0.30 106.64 31.73 220.00 0.08 1.50 0.12 2.30 0.19
n24 2570.21 0.45 0.38 106.64 40.79 220.00 0.10 1.50 0.16 2.30 0.24
n25 2573.25 0.25 0.21 106.64 22.66 220.00 0.06 1.50 0.09 2.30 0.13
n27 2568.12 0.45 0.38 106.64 40.79 220.00 0.10 1.50 0.16 2.30 0.24
n28 2589.31 0.64 0.54 106.64 58.01 220.00 0.15 1.50 0.22 2.30 0.34
n29 2579.76 0.39 0.33 106.64 35.35 220.00 0.09 1.50 0.14 2.30 0.21
n30 2572.86 0.55 0.47 106.64 49.85 220.00 0.13 1.50 0.19 2.30 0.29
n31 2588.18 0.38 0.32 106.64 34.44 220.00 0.09 1.50 0.13 2.30 0.20
n35 2580.44 0.30 0.26 106.64 27.19 220.00 0.07 1.50 0.10 2.30 0.16
n34 2575.76 0.51 0.43 106.64 46.23 220.00 0.12 1.50 0.18 2.30 0.27
n37 2572.67 0.37 0.31 106.64 33.54 220.00 0.09 1.50 0.13 2.30 0.20
n32 2586.83 0.74 0.63 106.64 67.08 220.00 0.17 1.50 0.26 2.30 0.39
n33 2583.54 0.61 0.52 106.64 55.29 220.00 0.14 1.50 0.21 2.30 0.32
n38 2579.50 0.12 0.10 106.64 10.88 220.00 0.03 1.50 0.04 2.30 0.06
n39 2576.91 0.11 0.09 106.64 9.97 220.00 0.03 1.50 0.04 2.30 0.06
n40 2574.01 0.37 0.31 106.64 33.54 220.00 0.09 1.50 0.13 2.30 0.20
199
Nudo COTA
Área
Bruta
Área
Neta Densidad Población
Saturada
Dotación Qmd kmd
QMD kmh
QMH
Ha Ha l/hab./día l/s l/s l/s
n42 2579.29 0.42 0.36 106.64 38.07 220.00 0.10 1.50 0.15 2.30 0.22
n43 2571.37 0.69 0.59 106.64 62.54 220.00 0.16 1.50 0.24 2.30 0.37
n44 2583.09 0.26 0.22 106.64 23.57 220.00 0.06 1.50 0.09 2.30 0.14
n45 2579.51 0.45 0.38 106.64 40.79 220.00 0.10 1.50 0.16 2.30 0.24
n46 2576.33 0.55 0.47 106.64 49.85 220.00 0.13 1.50 0.19 2.30 0.29
n47 2574.60 0.25 0.21 106.64 22.66 220.00 0.06 1.50 0.09 2.30 0.13
n48 2572.92 0.18 0.15 106.64 16.32 220.00 0.04 1.50 0.06 2.30 0.10
n49 2570.51 0.26 0.22 106.64 23.57 220.00 0.06 1.50 0.09 2.30 0.14
n50 2567.37 0.27 0.23 106.64 24.47 220.00 0.06 1.50 0.09 2.30 0.14
n51 2571.55 0.17 0.14 106.64 15.41 220.00 0.04 1.50 0.06 2.30 0.09
n52 2568.95 0.24 0.20 106.64 21.75 220.00 0.06 1.50 0.08 2.30 0.13
n53 2567.31 0.28 0.24 106.64 25.38 220.00 0.06 1.50 0.10 2.30 0.15
n54 2580.95 0.54 0.46 106.64 48.95 220.00 0.12 1.50 0.19 2.30 0.29
n55 2575.29 0.28 0.24 106.64 25.38 220.00 0.06 1.50 0.10 2.30 0.15
n56 2572.66 0.48 0.41 106.64 43.51 220.00 0.11 1.50 0.17 2.30 0.25
n58 2568.56 0.18 0.15 106.64 16.32 220.00 0.04 1.50 0.06 2.30 0.10
n59 2566.42 0.41 0.35 106.64 37.16 220.00 0.09 1.50 0.14 2.30 0.22
n61 2565.39 0.64 0.54 106.64 58.01 220.00 0.15 1.50 0.22 2.30 0.34
n64 2566.69 0.75 0.64 106.64 67.98 220.00 0.17 1.50 0.26 2.30 0.40
n66 2560.06 0.34 0.29 106.64 30.82 220.00 0.08 1.50 0.12 2.30 0.18
n68 2554.87 0.34 0.29 106.64 30.82 220.00 0.08 1.50 0.12 2.30 0.18
n69 2551.53 2.22 1.89 106.64 201.23 220.00 0.51 1.50 0.77 2.30 1.18
n70 2558.36 0.62 0.53 106.64 56.20 220.00 0.14 1.50 0.21 2.30 0.33
n74 2536.53 0.98 0.83 106.64 88.83 220.00 0.23 1.50 0.34 2.30 0.52
n72 2551.58 0.67 0.57 106.64 60.73 220.00 0.15 1.50 0.23 2.30 0.36
n75 2577.93 0.23 0.20 106.64 20.85 220.00 0.05 1.50 0.08 2.30 0.12
n76 2573.45 0.23 0.20 106.64 20.85 220.00 0.05 1.50 0.08 2.30 0.12
n77 2569.37 0.32 0.27 106.64 29.01 220.00 0.07 1.50 0.11 2.30 0.17
n78 2569.37 0.44 0.37 106.64 39.88 220.00 0.10 1.50 0.15 2.30 0.23
n79 2564.86 0.49 0.42 106.64 44.42 220.00 0.11 1.50 0.17 2.30 0.26
n81 2573.83 0.36 0.31 106.64 32.63 220.00 0.08 1.50 0.12 2.30 0.19
200
Nudo COTA
Área
Bruta
Área
Neta Densidad Población
Saturada
Dotación Qmd kmd
QMD kmh
QMH
Ha Ha l/hab./día l/s l/s l/s
n82 2569.13 1.34 1.14 106.64 121.46 220.00 0.31 1.50 0.46 2.30 0.71
n83 2568.66 0.35 0.30 106.64 31.73 220.00 0.08 1.50 0.12 2.30 0.19
n84 2564.76 0.47 0.40 106.64 42.60 220.00 0.11 1.50 0.16 2.30 0.25
n85 2563.26 0.46 0.39 106.64 41.70 220.00 0.11 1.50 0.16 2.30 0.24
n86 2560.10 0.73 0.62 106.64 66.17 220.00 0.17 1.50 0.25 2.30 0.39
n87 2563.33 0.29 0.25 106.64 26.29 220.00 0.07 1.50 0.10 2.30 0.15
n91 2558.94 0.19 0.16 106.64 17.22 220.00 0.04 1.50 0.07 2.30 0.10
n92 2557.51 0.36 0.31 106.64 32.63 220.00 0.08 1.50 0.12 2.30 0.19
n93 2551.10 0.21 0.18 106.64 19.04 220.00 0.05 1.50 0.07 2.30 0.11
n94 2564.54 5.10 0.00 106.64 0.00 220.00 0.00 1.50 0.00 2.30 0.00
- - 61.50 47.94 - 5112.00 - 13.02 - 19.53 - 29.94
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Los valores obtenidos son similares a los previamente calculados por los métodos
poblacionales, lo que indica que los resultados se encuentran correctamente proyectados.
6.3.4 Determinación de diámetros y presiones
Puesto que el modelo va a ser desarrollado en su totalidad en un paquete computacional, se
procedió a dibujarlo en AutoCAD 2013 y posteriormente exportarlo a Epanet 2.0, por lo que
una vez definida la red y determinados los caudales para cada nodo, se ingresa la información
manualmente en el programa y se procede con la determinación de las presiones.
6.4 CÁLCULO DE LA RED MEDIANTE EL SOFTWARE EPANET 2.0
Una vez definidos los valores y datos para el cálculo de la red, se procede a la modelación
de ésta, mediante el software de cómputo Epanet 2.0, que permita la simplificación de los
cálculos a desarrollarse debido a la complejidad de la red; siguiendo los mismos parámetros
201
anteriormente utilizados para la evaluación del sistema del barrio. A continuación, se indicará
paso a paso el uso del software:
6.4.1 Definición de parámetros
Se ingresa al programa y se seleccionan los parámetros de diseño:
Unidades: l/s (LPS)
Fórmula de pérdidas hidráulicas: Hazen-Williams (H-W)
Figura N° 67: Opciones hidráulicas de Epanet 2.0
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
6.4.2 Definición del trazado
Se importa la red previamente dibujada en AutoCAD 2013 con ayuda del programa
EPACAD v1.0. Esto permitirá que el software a utilizar reconozca las intersecciones como
nodos para facilitar la modelación.
202
Figura N° 68: Importación de malla desde AutoCAD 2013.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Con la finalidad de mejorar la presentación y la visualización de la red colocada en el barrio,
se procede con la opción: Ver/ Mapa de Fondo/ Cargar y mediante el explorador de archivos
de Windows se puede cargar un archivo de imagen que haga referencia al sector a trabajar.
Figura N° 69: Tipo de imágenes aceptados por Epanet 2.0 como fondo.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Para esto previamente se tomará las dimensiones del plano o del área a trabajar en la opción:
Ver/ Dimensiones; dejando las Unidades del Plano en: Ninguno.
203
Figura N° 70: Editor de propiedades del software, Epanet 2.0.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
A continuación, en el editor de propiedades, se ingresan los datos de cada nodo y tubería
que conforman la red, estos serán: demanda (máxima diaria), diámetro, cota y longitud (datos
importados de AutoCAD 2013).
Se colocarán los componentes físicos puntuales de alimentación de la red (embalses y
depósitos) y los elementos lineales (válvulas) que sean necesarias o requeridas según el diseño.
Determinar las opciones de cálculo, periodo estático o extendido.
Comprobar y observar los resultados.
6.4.3 Definición del cálculo en periodo extendido
Para convertir el modelo en un caso más realista y llevar a cabo una simulación en periodo
extendido se procede a crear una Curva de patrones para hacer que las demandas en los nudos
varíen de forma periódica a lo largo del día. Para esto se ha utilizado una curva de modulación
con un intervalo a conveniencia de 24 horas para determinar la variación a diferentes horas,
(curva de modulación horaria). Para fijar el intervalo de tiempo se selecciona en la pestaña de
Datos del Visor: Opciones, Tiempo, y se introducen los valores en el campo Duración Total
204
(duración total de la simulación 48 horas); Intervalo de Cálculo Hidráulico; Intervalo Patrones
(patrón cada hora) como se muestra en la figura.
Figura N° 71: Opciones de tiempo, Epanet 2.0.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Para crear ahora la curva de patrones, se selecciona la categoría Patrones sobre el Visor y
click en el botón Añadir. Se creará una nueva curva con el identificativo 1, y se abrirá el Editor
de Patrones (ver figura). Se procede a modificar los datos: ID Patrón (P_TB) Introducir los
coeficientes multiplicadores para los intervalos 1 a 24, con lo que se cubrirá un total de 24
horas. Aceptar para cerrar el editor. Los multiplicadores se aplican sobre la demanda base para
modificar su valor en cada intervalo.
Figura N° 72: Editor de Patrones, Epanet 2.0.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
205
Puesto que la duración total de la simulación es de 48 horas, el patrón anterior se repetirá
cada 24 horas.
Una vez hecho esto se debe asignar el Patrón P_TB a la propiedad Patrón de Demanda de
todos los nudos de caudal de la red. A tal fin se puede hacer uso de una de las opciones de
Epanet 2.0, evitando así tener que editar todos los nudos individualmente. Editar, Seleccionar
Todo, Editar Grupo; dentro del cuadro: Para todas las Conexiones dentro del área delimitada.
Añadir, Patrón de Demanda a y se introduce el nombre del patrón a trabajar.
Figura N° 73: Editor de Patrones, Epanet 2.0.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
A continuación, se procede a realizar la simulación hidráulica en periodo extendido. Para
ello Proyecto, Calcular. En un análisis en periodo extendido existen diversos modos de
observar los resultados:
La pestaña Visor permite observar el esquema de la red codificado por colores para
diversos instantes de la simulación.
Los botones de vídeo del Visor permiten animar el esquema para ver los resultados
a través del tiempo. Pulsar el botón de Forward para iniciar la animación y el botón
Stop para detenerla.
Realizar el análisis hidráulico ejecutando el programa.
206
Figura N° 74: Ejecución del software. Epanet 2.0.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Para determinara como cambia el nivel del agua del tanque con el tiempo, se puede crear
una curva de evolución de las magnitudes asociadas a cualquier nudo o línea.
Para esto: Informes, Gráficos (o pulsar el botón Gráficos de la Barra de Herramientas
Estándar) y se abrirá el diálogo de Selección de la Gráfica. Seleccionar en dicho diálogo el
botón Curva Evolución. Seleccionar la Altura (o Presión) como magnitud a representar.
Pulsar Aceptar para validar la elección realizada y ver la curva correspondiente.
Figura N° 75: Gráfica de evolución del nivel del agua.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
207
Se puede observar el comportamiento periódico de las variaciones de nivel del agua en el
depósito, así como las horas de más alta demanda.
Una vez ejecutado el programa, en periodo extendido, se han obtenido los siguientes
resultados.
6.5 RESULTADOS DE LA HORA MÁS CRÍTICA
La red debe prestar un servicio eficiente y continuo, para lo cual su diseño debe atender las
condiciones más desfavorables. Al realizar el análisis de las variaciones de consumos, se
determinó la hora del día de mayor demanda, que para el barrio Cashapamba es a las 08:00.
Dado que el sistema está compuesto por dos sistemas independientes se realizará el análisis
de resultados para la red de distribución y la línea de conducción.
6.5.1 Red de distribución.
A continuación, se indica el perfil longitudinal de la red en la calle principal Antonio
Tandazo considerando el trayecto que recorrerá la tubería.
Figura N° 76: Perfil longitudinal de cotas distribución. Epanet 2.0.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
A continuación, se indica el mapa de contorno de presiones, que permite identificar el
comportamiento hidráulico de la presión dinámica por sectores.
208
Figura N° 77: Mapa de contorno de presiones a las 08:00. Epanet 2.0.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Según la gama de colores indicada, el color rojo corresponde a valores de presiones
inferiores a 10 m.c.a y el color azul valores superiores a 50 m.c.a. que están en conformidad
con lo establecido en la normativa CPE INEN 5 Parte 9-1:1992, en su capítulo VII, apartado
4.2.3.
Figura N° 78: Perfil longitudinal de presiones distribución. Epanet 2.0.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
209
Se discretizan los resultados de los nodos que se encuentran cercanos al tanque debido a que
no presentan variación de altura considerable como se indica en el perfil siguiente de la avenida
Antonio Tandazo. Se observa el incremento de la presión en función de la pendiente, cuyo
valor más alto se encuentra dentro del rango especificado.
Los resultados presentados en nodos de la red de distribución corresponden a la hora de
mayor demanda (8:00), se presentan a continuación.
Tabla N° 69: Resultados en nodos red Barrio Cashapamba. Epanet 2.0.
Nodo Demanda Cota Presión Presión
l/s m.s.n.m. m.c.a P.S.I
n1 0.00 2601.98 34.70 49.36
n2 0.00 2616.32 1.44 2.05
n3 1.59 2614.47 1.58 2.25
n4 5.03 2609.53 2.55 3.63
n5 8.19 2607.77 3.57 5.08
n6 0.19 2605.79 9.88 14.05
n7 0.99 2605.18 9.83 13.98
n8 0.21 2604.19 12.26 17.44
n9 0.21 2603.70 13.57 19.30
n10 1.55 2603.53 16.22 23.07
n11 0.30 2603.50 19.98 28.42
n12 0.50 2603.47 25.30 35.99
n13 0.69 2603.59 11.46 16.30
n14 0.77 2603.24 18.09 25.73
n15 0.07 2603.35 18.11 25.76
n16 0.13 2603.34 19.10 27.17
n17 0.39 2603.16 21.04 29.93
n18 0.00 2602.05 22.74 32.35
n19 0.13 2602.04 20.65 29.37
n20 0.00 2602.03 23.87 33.95
n21 0.28 2602.01 37.56 53.43
210
Nodo Demanda Cota Presión Presión
l/s m.s.n.m. m.c.a P.S.I
n22 0.00 2602.01 25.90 36.84
n23 0.22 2602.00 22.72 32.32
n24 0.30 2601.99 31.78 45.21
n25 0.17 2601.98 28.73 40.87
n26 0.00 2601.99 34.71 49.37
n27 0.30 2601.98 33.86 48.17
n28 0.41 2601.77 12.46 17.72
n29 0.26 2602.18 22.42 31.89
n30 0.36 2602.50 29.64 42.16
n31 0.24 2599.79 11.61 16.51
n32 0.49 2598.12 11.29 16.06
n33 0.39 2597.44 13.90 19.77
n34 0.34 2597.24 21.48 30.55
n35 0.19 2597.23 16.79 23.88
n36 0.00 2597.24 21.18 30.13
n37 0.24 2597.22 24.55 34.92
n38 0.07 2597.25 17.75 25.25
n39 0.07 2597.22 20.31 28.89
n40 0.24 2597.21 23.2 33.00
n41 0.00 2597.25 17.43 24.79
n42 0.28 2597.12 17.86 25.41
n43 0.45 2597.01 25.64 36.47
n44 0.17 2597.23 14.14 20.11
n45 0.30 2597.11 17.60 25.04
n46 0.36 2597.03 20.70 29.45
n47 0.17 2596.92 22.32 31.75
n48 0.11 2596.85 23.93 34.04
n49 0.17 2596.80 26.29 37.40
n50 0.17 2596.78 29.43 41.86
n51 0.11 2596.81 25.26 35.93
n52 0.15 2596.78 27.83 39.59
211
Nodo Demanda Cota Presión Presión
l/s m.s.n.m. m.c.a P.S.I
n53 0.19 2596.78 29.47 41.92
n54 0.36 2596.93 15.98 22.73
n55 0.19 2596.80 21.51 30.60
n56 0.32 2596.75 24.09 34.27
n57 0.00 2596.71 26.27 37.37
n58 0.11 2596.70 28.14 40.03
n59 0.26 2596.54 30.12 42.84
n60 0.00 2596.47 31.30 44.52
n61 0.41 2596.42 31.03 44.14
n62 0.00 2585.32 20.24 28.79
n63 0.00 2585.27 21.88 31.12
n64 0.49 2585.24 18.55 26.39
n65 0.00 2585.25 23.05 32.79
n66 0.22 2585.21 25.15 35.78
n67 0.00 2585.20 26.67 37.94
n68 0.22 2585.19 30.32 43.13
n69 1.44 2585.17 33.64 47.85
n70 0.39 2585.25 26.89 38.25
n71 0.00 2585.20 30.47 43.34
n72 0.43 2585.16 30.58 43.50
n73 0.00 2585.16 33.46 47.60
n74 0.64 2585.22 48.69 69.26
n75 0.15 2596.58 18.65 26.53
n76 0.64 2596.54 23.09 32.84
n77 0.21 2596.57 27.20 38.69
n78 0.28 2596.54 27.17 38.65
n79 0.32 2596.46 31.60 44.95
n80 0.00 2597.24 24.38 34.68
n81 0.22 2596.26 22.43 31.91
n82 0.86 2593.49 24.36 34.65
n83 0.22 2593.41 24.75 35.21
212
Nodo Demanda Cota Presión Presión
l/s m.s.n.m. m.c.a P.S.I
n84 0.30 2593.26 28.50 40.54
n85 0.30 2593.24 29.98 42.65
n86 0.47 2593.25 33.15 47.16
n87 0.19 2593.46 30.13 42.86
n88 0.00 2593.43 33.65 47.87
n90 0.00 2593.42 33.90 48.22
n91 0.13 2593.42 34.48 49.05
n92 0.22 2593.33 35.82 50.95
n93 0.13 2593.29 42.19 60.01
n94 0.00 2601.99 37.45 53.27
n95 0.00 2601.98 32.50 46.23
n96 0.00 2593.26 28.13 40.01
n97 0.00 2585.32 18.77 26.70
n98 0.00 2585.21 19.34 27.51
n99 0.00 2585.24 22.12 31.47
n100 0.00 2585.24 20.57 29.26
n101 0.00 2585.39 20.00 28.45
n102 0.00 2602.12 20.00 28.45
n103 0.00 2585.39 20.00 28.45
n106 0.00 2593.83 20.00 28.45
TBC (Rervorio) -38.26 2616.52 0.00 0.00
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Los resultados obtenidos satisfacen las condiciones para un diseño óptimo y económico, que
permiten condiciones adecuados de servicio a los moradores del Bario Cashapamba. Se ha
obtenido una presión máxima en el sistema de 48.69 m.c.a. en el nodo n74 que se encuentra en
el punto más bajo de la red, en la cota 2585.22 m.s.n.m.; y una mínima de 9.83 m.c.a. en el
nodo n7 y cota 2605.18 m.s.n.m. en la entrada del Conjunto Cashapamba.
213
Respecto al comportamiento de consumo que presenta el barrio, se observa que existe una
sectorización, siendo el Conjunto Cashapamba el sitio de mayor demanda de líquido.
Figura N° 79: Mapa de contorno de demandas a las 08:00 distribución. Epanet 2.0.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
A continuación, se observa la variación del caudal respecto al tiempo se puede determinar
que es inversamente proporcional a la curva de evolución temporal de presiones concluyendo
que a mayor consumo menor presión y viceversa.
Figura N° 80: Curva de evolución temporal de caudal en tuberías distribución.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
214
6.5.2 Resultados línea de conducción
A continuación, se indica el perfil longitudinal de la línea de conducción en la calle principal
Antonio Tandazo considerando que el trayecto que recorrerá la tubería es paralelo al de la red
de distribución hasta finalmente unirse al tanque Dolores Vega.
Figura N° 81: Perfil longitudinal conducción. Epanet 2.0.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Respecto al mapa de contorno de presiones, según la gama de colores indicada, el color rojo
corresponde a valores de presiones inferiores a 10 m.c.a y el color azul valores superiores a 50
m.c.a. que están en conformidad con lo establecido en la normativa CPE INEN 5 Parte 9-
1:1992, en su capítulo VII, apartado 4,2,3.
Figura N° 82: Mapa de contorno de presiones a las 08:00 conducción. Epanet 2.0.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
215
Figura N° 83: Perfil longitudinal de presiones conducción. Epanet 2.0.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Los resultados presentados en nodos de la línea de conducción se presentan a continuación,
observando que la demanda en todos los nodos colocados es cero debido a que no tienen
consumo hasta llegar al Tanque Dolores Vega.
Tabla N° 70: Resultados en nodos distribución. Epanet 2.0.
Nodo
Demanda Cota Presión Presión
l/s m.s.n.m. m.c.a P.S.I
n3 0.00 2617.01 4.12 5.86
n4 0.00 2614.10 7.12 10.13
n5 0.00 2612.70 8.50 12.09
n6 0.00 2609.87 13.96 19.86
n7 0.00 2608.50 16.36 23.27
n8 0.00 2606.74 17.43 24.79
n9 0.00 2605.79 17.62 25.06
n10 0.00 2604.84 18.01 25.62
n11 0.00 2603.60 20.51 29.17
n12 0.00 2602.92 21.97 31.25
n13 0.00 2602.11 24.62 35.02
216
n14 0.00 2600.99 27.16 38.63
n15 0.00 2599.66 30.52 43.41
n16 0.00 2597.78 38.00 54.05
n17 0.00 2597.29 37.77 53.73
n18 0.00 2596.02 40.92 58.21
n19 0.00 2595.53 41.38 58.86
n20 0.00 2594.73 40.22 57.21
n21 44.00 2593.78 37.54 53.40
TC-1 (Rervorio) -44.00 2618.52 0.00 0.00
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Al ser una línea de conducción, su curva de evolución temporal de presiones y velocidades
son constantes a través del tiempo
Figura N° 84: Curva de evolución temporal de presión en nodos conducción. Epanet 2.0.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Por lo que de similar manera su comportamiento según el mapa de contorno al no presentar
derivaciones de consumo en todo su trayecto su valor será contante hasta su llegada para
alimentar al Tanque Dolores Vega aguas abajo. A continuación, se muestra que el caudal es
constante durante todo el recorrido de la línea de conducción, presentando diferencias marcadas
en los puntos más cercanos al tanque al que se conecta.
217
Figura N° 85: Mapa de contorno de demandas a las 08:00 conducción. Epanet 2.0.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Figura N° 86: Perfil longitudinal de demandas conducción. Epanet 2.0,
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Una línea de conducción requiere de válvulas a lo largo de su recorrido las cuales cumplen
diferentes funciones, para lo cual se ha hecho uso del software online Val-Matic (Val-Matic,
2017) de uso libre para la determinación automática del tipo, función y punto de colocación de
las válvulas el cual requiere de varios datos de ingreso: Información del proyecto, caudal
máximo, tipo de material de la tubería, diámetro y presión de trabajo, cotas de los puntos
representativos, longitud acumulada entre nodos.
218
Figura N° 87: Interfaz software online Val-Matic.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
Una vez ejecutado el programa, éste automáticamente indica el tipo y el lugar donde se
deben colocar las válvulas.
Figura N° 88: Resultados del software Val-Matic.
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
219
El programa proporciona un reporte gráfico y de texto el cual indica la ubicación de las
válvulas determinados por el sistema, como se indica en el anexo F. el resultado obtenido es la
colocación de válvulas de aire combinadas, que permitirán:
Expulsar el aire a gran velocidad durante el llenado del sistema.
Admitir grandes cantidades de aire cuando se está drenando la línea, manteniendo la
presión atmosférica en la tubería y previniendo daños previniendo daños severos en
tuberías por cavitación y colapso.
Liberar el aire atrapado mientras el sistema está presurizado.
6.6 CÁLCULO DEL VOLUMEN DE ALMACENAMIENTO
Para el cálculo del volumen de almacenamiento que requiere el sistema se realizó
previamente el aforo al afluente Luz de América el día 08 de abril de 2017 y se determinó que
el valor del caudal de ingreso al Tanque Barrio Cashapamba en temporada invernal es de 14.37
l/s como se especifica en el Anexo E, y su valor en verano, según datos proporcionados por la
DAPAC-R es de 11.00 l/s.
Además, se considerará lo establecido en las especificaciones y recomendaciones de la CPE
INEN 5 Parte 9-1:1992, en su capítulo IV, apartado 4.1.7, volúmenes de almacenamiento, entre
las que menciona:
6.6.1 Volúmenes de regulación
En caso de haber datos sobre las variaciones horarias del consumo el proyectista deberá
determinar el volumen necesario para la regulación a base del respectivo análisis. En caso
contrario, se pueden usar los siguientes valores:
a) Para poblaciones menores a 5 000 habitantes, se tomará para el volumen de regulación
el 30.00 % del volumen consumido en un día, considerando la demanda media diaria
al final del período de diseño.
220
b) Para poblaciones mayores de 5 000 habitantes, se tomará para el volumen de regulación
el 25.00 % del volumen consumido en un día, considerando la demanda media diaria al
final del período de diseño.
6.6.2 Volumen de protección contra incendios
Se utilizarán los siguientes valores:
a) Para poblaciones de hasta 3 000 habitantes futuros en la costa y 5 000 en la sierra, no
se considera almacenamiento para incendios.
b) Para poblaciones de hasta 20 000 habitantes futuros se aplicará la fórmula:
𝑉𝑖 = 50 √𝑝, 𝑚3
Ecuación N° 29: Volumen contra incendios. CPE INEN 5, 1992.
c) Para poblaciones de más de 20 000 habitantes futuros se aplicará la fórmula:
𝑉𝑖 = 100 √𝑝, 𝑚3
Ecuación N° 30: Volumen contra incendios II. CPE INEN 5, 1992.
En estas fórmulas:
P = Poblaciones en miles de habitantes.
Vi= Volumen para protección contra incendios, en m3.
6.6.3 Volumen de emergencia
Para poblaciones mayores de 5000 habitantes, se tomará el 25% del volumen de regulación
como volumen para cubrir situaciones de emergencia. Para comunidades con menos de 5 000
habitantes no se calculará ningún volumen para emergencias.
6.6.4 Volumen total
El volumen total de almacenamiento se obtendrá al sumar los volúmenes de regulación,
emergencia, el volumen para incendios.
221
En base a lo expuesto para el tanque de reserva que servirá a una población superior a los
5000 habitantes se tomarán un volumen de regulación del 25.00 % del volumen de consumo
en un día, considerando la demanda media diaria al final del periodo de diseño, para el volumen
de protección contra incendios será calculado con la fórmula planteada para poblaciones de
hasta 20000 habitantes, el volumen de emergencia se tomará el 25.00 % del volumen de
regulación como volumen para cubrir situaciones de emergencia.
Tabla N° 71: Datos de cálculo para el volumen de almacenamiento.
DESCRIPCIÓN VOLUMEN
m3
Reservorio 41.23
Regulación 12.37
Emergencia 3.09
Incendios 34.12
Total 90.80
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
De tabla anterior se ha determinado que el volumen de almacenamiento requerido para
abastecer al barrio es de 90,80 m3, para lo cual se considerará un volumen de tanque tipo de
100 m3. El tanque de 100 m3 es una estructura estándar proporcionada por la EPMAPS, como
se indica en los planos adjuntos.
6.7 CONSIDERACIONES RESPECTO A LA RED DE DISTRIBUCIÓN Y LÍNEA
CONDUCCIÓN
Constituye información complementaria a los planos y el presupuesto de cada proyecto,
indican ciertas consideraciones que se deben tomar en cuenta para la ejecución de los trabajos.
6.7.1 Materiales de las tuberías y accesorios
El tipo de material depende de las presiones máximas con las que trabajará la tubería, de la
misma manera se debe considerar la unificación en el tipo de material de acuerdo al instalado
anteriormente.
222
Por lo general y de acuerdo a las especificaciones del mercado se elige las tuberías y
accesorios de polivinil cloruro (PVC) como componente, ya que cumple con las
especificaciones requeridas en la Norma NTE INEN 1373 para este caso, además de ciertos
beneficios que conlleva como su fácil instalación al ser más ligereas que de otros materiales y
de requerir un mantenimiento mínimo o ninguno. Otra característica que presentan es la de ser
muy duraderas ya que son prácticamente inmunes a la corrosión además de ser fuertes , pero
lo suficientemente flexibles como para curvarse ligeramente sin romperse, lo que les permite
soportar la presión del suelo y los movimientos de tierra. Finalmente, las tuberías de PVC
ofrecen una excelente relación precio-rendimiento, directamente ligada a su bajo coste de
instalación y mantenimiento, su larga vida útil y la gestión eficiente de los residuos al retirarlas.
El acoplamiento espiga-campana con anillo de hule, o simplemente unión elastomérica
deberá soportar la misma presión interna que los tubos, sirviendo también como cámara de
dilatación. La eficiencia del sellado del anillo de hule aumenta con la presión hidráulica
interna. Deberá seguir la Norma INEN 1331.
6.7.2 Válvula reductora de presión
Se colocaron válvulas reductoras de presión de distintos diámetros para la protección de las
instalaciones hidrosanitarias de las viviendas se colocaron estratégicamente en los lugares
necesarios como se indican en los planos Planimetría Cashapamba y Detalles Cashapamba de
la red de distribución.
6.7.3 Válvulas de regulación
Se colocaron con la finalidad de separar por circuitos las Redes con el propósito de no
perjudicar a todos los usuarios al momento de realizar reparaciones en la red de distribución.
Ver planos Planimetría Cashapamba y Detalles Cashapamba.
223
6.7.4 Conexiones domiciliarias
Debido a que gran parte de las conexiones domiciliaria están en el interior de los domicilios,
otras se encuentran deterioradas y fuera de funcionamiento se ha optado por reemplazar la
totalidad de estas y proporcionar el servicio a los usuarios que no cuentan con el mismo.
Los medidores serán colocados en la fachada de la vivienda y para seguridad de la estructura
del medidor se protegerá con una caja metálica prefabricada y repujada del tool galvanizado
con un visor de vidrio para poder ver con facilidad las lecturas de consumo.
De las redes principales y secundarias de agua se conectarán a los inmuebles mediante
collarines con salida de 1/2“, hasta el medidor. Tal como se indica en los planos de Detalles
Cashapamba.
6.7.5 Hidrantes
Se colocaron tres bocas de fuego de cuatro pulgadas ubicados estratégicamente en el barrio
Cashapamba y Comuna Cashapamba, en función de la Normas de Diseño de Sistemas de Agua
Potable de la EMAAP-Q. Ver planos de Planimetría Cashapamba y Detalles Cashapamba.
224
CAPITULO VII
PRESUPUESTO GENERAL
7.1 DESCRIPCIÓN
El presente capítulo es una recopilación de las cantidades de obra previstas para la
construcción y ejecución del nuevo sistema de agua potable del Barrio Cashapamba, parroquia
Sangolquí del cantón Rumiñahui, provincia de Pichincha. Debido a que el Municipio de
Rumiñahui cuenta con una oficina de Costos y Presupuestos, que constantemente actualiza los
valores de los precios y los rubros, no se ha visto la necesidad de realizar un análisis de precios
unitarios, por lo que únicamente se ha elaborado un presupuesto referencial de los rubros
requeridos para la ejecución de la obra. Para las siguientes referencias se han tenido en cuenta
el listado de precios y rubros emitidos por el GADMUR, en su edición de abril de 2017.
7.2 ETAPAS DEL PROYECTO
Dada la amplitud que puede presentar el proyecto en su ejecución, el presupuesto se
encuentra determinado por etapas con la finalidad de que el GADMUR de acuerdo a su partida
presupuestaria disponga parcial o totalmente la realización del proyecto. De esta manera el
presente proyecto está compuesto de las siguientes etapas:
Tabla N° 72: Montos totales de cada etapa del proyecto.
ETAPAS DEL PROYECTO MONTOS
CONDUCCIÓN $205,414.85
DISTRIBUCIÓN $408,051.77
TANQUE DE ALMACENAMIENTO $ 41,117.94
TOTAL $654,584.56
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
225
Los montos indicados en la tabla comprenden a los valores totales de cada etapa del proyecto
sin la consideración de impuestos.
7.3 PRESUPUESTO REFERENCIAL
PRESUPUESTO REFERENCIAL
Proyecto:
REDISEÑO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE DEL BARRIO
CASHAPAMBA DESDE EL TANQUE DE RESERVA CASHAPAMBA HASTA
EL TANQUE DE RESERVA DOLORES VEGA, UBICADO EN LA
PARROQUIA SANGOLQUÍ, CANTÓN RUMIÑAHUI, PROVINCIA DE
PICHINCHA, AÑO 2016
Ubicación: Barrio Cashapamba
Origen base de datos: Unidad de Costos
Parroquia: Sangolquí
Fecha de la base de
datos: 1 de abril de 2017
Cantón: Rumiñahui
Plazo ejecución
estimado: 84 días
Provincia: Pichincha
Fecha: Mayo - 2017
Elaborado: Autores
Tabla N° 73: Tabla de descripción de rubros, unidades, cantidades y precios costos directos
alternativa seleccionada.
ÍTEM DESCRIPCIÓN Ud. CANTIDAD PRECIO
UNITARIO TOTAL
CONDUCCIÓN
1 REPLANTEO Y NIVELACIÓN
ZANJA (R) m 807.57 0.64 516.84
2 DESEMPEDRADO (R) m2 212.01 1.14 241.69
3 LEVANTADO DE ADOQUÍN DE
HORMIGÓN (R) m2 2277.71 1.16 2642.14
4 CORTE DE ASFALTO (R) m 64.00 1.33 85.12
226
5 ROTURA CARPETA ASFÁLTICA
CON MAQUINA DESALOJO 5 km m2 28.80 1.13 32.54
6 EXCAVACIÓN DE ZANJA A
MANO H = 0.00 @ 2.00 m (R) m3 40.00 8.99 359.60
7 EXCAVACIÓN DE ZANJA A
MAQUINA H = 0.00 @ 2.00 m (R) m3 3416.56 2.37 8097.24
8 RASANTEO DE ZANJA A MANO m2 1029.21 1.66 1708.49
9 CAMA DE ARENA (R) m3 56.53 20.62 1165.65
10 TUBERÍA PVC U/E Ø 200 mm 1.25
MPa (MAT/TRANS/INST) (R) m 1615.14 63.25 102157.61
11 CODO ACERO Ø 8"<90º
(MAT/REC/TRANS/INST) (R) U 4.00 382.06 1528.24
12 TEE ACERO 08X08X08"
(MAT/REC/TRANS/INST) U 1.00 162.53 162.53
13
BLOQUE DE ANCLAJE
HORMIGÓN SIMPLE f'c=180
kg/cm2, 40x40x40 cm (R)
U 5.00 28.45 142.25
14 ENCOFRADO/DESENCOFRADO
METÁLICO POZO DE REVISIÓN U 6.00 28.90 173.40
15
POZO REVISIÓN H.S f'c = 210
kg/cm2 H = 1.26-1.75 M (TAPA,
CERCO Y PELDAÑOS) (R)
U 6.00 604.22 3625.32
16 VÁLVULA AIRE COMBINADA
TRIPLE FUNCIÓN 8" CLASE 250 U 6.00 3324.01 19944.06
17 RELLENO COMPACTADO (MAT.
EXCAVACIÓN) (R) m3 1708.28 4.66 7960.58
18
SUMINISTRO TENDIDO
COMPACTADO CON BASE
(PLANCHA VIBROAPISONADOR)
m3 854.14 27.98 23898.82
19 RELLENO COMPACTADO A
MANO SUB-BASE, e=24 cm (R) m2 854.14 10.49 8959.92
20 READOQUINADO (MATERIAL
EXISTENTE) (R) m2 1366.62 5.01 6846.78
21
ADOQUÍN HEXAGONAL GRIS
(f''c=300 Kg/cm2) INCLUYE CAMA
DE ARENA Y EMPORADO (R)
m2 911.08 16.27 14823.30
227
22 REPOSICIÓN DE CARPETA
ASFÁLTICA EN CALIENTE e = 2" m2 28.80 11.90 342.72
DISTRIBUCIÓN
23 REPLANTEO Y NIVELACIÓN
ZANJA (R) m 1903.41 0.64 1218.18
24 LEVANTADO DE ADOQUÍN DE
HORMIGÓN (R) m2 4467.51 1.16 5182.31
25 CORTE DE ASFALTO (R) m 510.00 1.33 678.30
26 ROTURA CARPETA ASFÁLTICA
CON MAQUINA DESALOJO 5 km m2 600.82 1.13 678.93
27
ROTURA Y REPOSICIÓN ACERAS
H.S f''c=180 Kg/cm2 (e= 10 cm -
junta C/2.50 m) acabado espolv. (R)
m2 89.00 18.47 1643.83
28 EXCAVACIÓN DE ZANJA A
MANO H = 0.00 @ 2.00 m (R) m3 20.00 8.99 179.80
29 EXCAVACIÓN DE ZANJA A
MAQUINA H = 0.00 @ 2.00 m (R) m3 6701.27 2.37 15882.00
30 RASANTEO DE ZANJA A MANO m2 5710.23 1.66 9478.98
31 CAMA DE ARENA (R) m3 285.51 20.62 5887.25
32 TUBERÍA PVC U/E Ø 200 mm 1.25
MPa (MAT/TRANS/INST) (R) m 22.00 63.25 1391.50
33 TUBERÍA PVC U/E Ø 160 mm 1.25
MPa (MAT/TRANS/INST) (R) m 536.50 40.81 21894.57
34 TUBERÍA PVC U/E Ø 110 mm 1.25
MPa (MAT/TRANS/INST) (R) m 2040.10 20.44 41699.64
35 TUBERÍA PVC U/E Ø 90 mm 1.25
MPa (MAT/TRANS/INST) (R) m 1389.01 14.17 19682.27
36 TUBERÍA PVC U/E Ø 63 mm 1.25
MPa (MAT/TRANS/INST) (R) m 2357.08 8.90 20978.01
37 CRUZ REDUCTORA PVC U/E Ø
110 @ 90 mm (R) U 1.00 116.32 116.32
38 CODO PVC U/E Ø 110 mm x 22.5º U 3.00 23.48 70.44
228
39 CODO PVC U/E Ø 90 mm x 45º (R) U 3.00 15.06 45.18
40 CODO PVC U/E Ø 63 mm x 45º (R) U 21.00 11.20 235.20
41 CODO PVC U/E Ø 63 mm x 22.5º U 11.00 9.83 108.13
42 TEE PVC U/E Ø 110 mm 1.25 MPa U 13.00 49.47 643.11
43 TEE PVC U/E Ø 90 mm 1.25 MPa U 1.00 44.82 44.82
44 TEE PVC U/E Ø 63 mm 1.60 MPa U 4.00 31.54 126.16
45 TEE REDUCTORA PVC U/E Ø 110
x 90 mm (R) U 3.00 37.13 111.39
46 TEE REDUCTORA PVC U/E Ø 110
@ 63 mm (R) U 16.00 37.13 594.08
47 TEE REDUCTORA PVC U/E Ø 90
@ 63 mm (R) U 8.00 31.67 253.36
48 REDUCTOR PVC U/E Ø 110 @ 90
mm (R) U 2.00 53.83 107.66
49 REDUCTOR ACERO LL Ø 200 mm
@ 160 mm (MAT/TRANS/INSTAL) U 1.00 264.68 264.68
50 REDUCTOR PVC U/E Ø 200 @ 160
mm (R) U 1.00 66.00 66.00
51 REDUCTOR PVC U/E Ø 90 @ 63
mm (R) U 2.00 24.35 48.70
52
VÁLVULA COMPUERTA S/V - H.F
- L.L Ø 110 mm (4") SELLO
ELÁSTICO (MAT/TRANS/INST)
U 20.00 358.14 7162.80
53 VÁLVULA COMPUERTA S/V - H.F
- L.L Ø 90 mm SELLO ELÁSTICO U 5.00 267.58 1337.90
54 VÁLVULA COMPUERTA S/V - H.F
- L.L Ø 63 mm SELLO ELÁSTICO U 46.00 161.85 7445.10
55 VÁLVULA REDUCTORA
PRESIÓN 03" (MAT,TRANS,INST) U 3.00 1510.51 4531.53
56 VÁLVULA REDUCTORA
PRESIÓN 04" (MATERIAL) U 3.00 3567.30 10701.90
57 CAJA VÁLVULA HF Ø 6"
(MAT/TRANS/INST) (R) U 71.00 69.92 4964.32
229
58 UNION GIBAULT Ø 8" (200 mm)
UNIVERSAL (MAT/TRANS/INST) U 1.00 100.80 100.80
59 UNION GIBAULT Ø 6" 150 - 160
mm UNIVERSAL U 1.00 70.93 70.93
60 UNION GIBAULT Ø 4" ( 110 mm)
UNIVERSAL (MAT/TRANS/INST) U 40.00 51.64 2065.60
61 UNION GIBAULT Ø 90 mm
UNIVERSAL (MAT/TRANS/INST) U 10.00 41.17 411.70
62 UNION GIBAULT Ø 63 mm
UNIVERSAL (MAT/TRANS/INST) U 92.00 39.07 3594.44
63
HIDRANTE PEDESTAL 2
SALIDAS Ø 4" TEE 4" x 4"
(MAT/TRANS/INST/ACCESORIOS)
U 3.00 2172.38 6517.14
64 ZETA DE ACERO Ø 4"
(MAT/REC/TRANS/INST) U 3.00 90.85 272.55
65 TAPÓN DE FOGUEO Ø 90 mm (R) U 3.00 683.88 2051.64
66 TAPÓN DE FOGUEO Ø 63 mm (R) U 21.00 511.74 10746.54
67
BLOQUE DE ANCLAJE
HORMIGÓN SIMPLE f'c=180
kg/cm2, 40x40x40 cm (R)
U 193.00 28.45 5490.85
68 ENCOFRADO/DESENCOFRADO
MADERA MONTE CEPILLADA m2 90.00 17.04 1533.60
69 HORMIGÓN SIMPLE fc = 210
Kg/cm2 (R) m3 34.00 151.16 5139.44
70 ACERO REFUERZO fy=4200
kg/cm2 (SUMINISTRO) (R) Kg 6000.00 1.31 7860.00
68
TRAMO CORTO TUBERÍA ACERO
B.B Ø 110 mm l = 0.60 m
(MAT/REC/TRANS/INST) (R)
U 8.00 215.80 1726.40
69
TRAMO CORTO TUBERÍA ACERO
Ø 110 mm l = 1.00 m
(MAT/REC/TRANS/INST) (R)
U 8.00 58.34 466.72
70 PASAMUROS TUBERÍA ACERO Ø
4" (CISTERNA) (R) U 8.00 95.27 762.16
230
71
BRIDAS DE ACERO Ø = 4" INC.
PERNOS
(MATERIAL/INSTALACIÓN)
U 4.00 81.26 325.04
72
TRAMO CORTO TUBERÍA ACERO
Ø 250 mm l = 0.10 m
(MAT/REC/TRANS/INST) (R)
U 8.00 15.49 123.92
73 CODO ACERO Ø 2" B-B
(MAT/REC/TRANS/INST) U 8.00 91.28 730.24
74
VÁLVULA COMPUERTA
BRIDADA HF Ø 2"
(MAT/TRANS/INSTAL) (R)
U 4.00 184.71 738.84
75
BRIDAS DE ACERO Ø = 2" INC.
PERNOS
(MATERIAL/INSTALACIÓN)
U 16.00 56.76 908.16
76 SUMIDERO PISO 4", INCLUYE
REJILLA METÁLICA 15x15 cm (R) U 8.00 27.05 216.40
76 TUBERÍA PVC Ø 110 mm (4")
DESAGÜE (INSTALACIÓN) (R) m 36.00 3.36 120.96
68
RECONEXIÓN POR CAMBIO DE
RED- PVC COLLAR A.G. 63 mm X
1/2" (MAT/INST/EXC/RELL)
U 199.00 116.82 23217.98
69
RECONEXIÓN POR CAMBIO DE
RED- PVC Ø 1/2" COLLAR A.
INOX. 90 mm x 1/2"
(MAT/INST/EXC/RELL)
U 67.00 126.91 8439.52
70 CONEXIÓN DOMICILIARIA
TAPONADA PVC 1/2" (MAT/INST) U 53.00 173.85 9248.82
71 RELLENO COMPACTADO (MAT.
EXCAVACIÓN) (R) m3 3350.63 4.66 15613.95
72
SUMINISTRO TENDIDO
COMPACTADO CON BASE
(PLANCHA VIBROAPISONADOR)
m3 1675.32 27.98 46875.35
73 RELLENO COMPACTADO A
MANO SUB-BASE, e=24 cm (R) m2 1675.32 10.49 17574.07
74 READOQUINADO (MATERIAL
EXISTENTE) (R) m2 2680.51 5.01 13429.34
231
75
ADOQUÍN HEXAGONAL GRIS
(f''c=300 Kg/cm2) INCLUYE CAMA
DE ARENA Y EMPORADO (R)
m2 1787.00 16.27 29074.56
76 REPOSICIÓN DE CARPETA
ASFÁLTICA EN CALIENTE e = 2" m2 600.82 11.90 7149.78
TANQUE DE RESERVA 100 m3
77 DESBROCE Y LIMPIEZA
MANUAL (R) m2 81.28 2.23 181.25
78 REPLANTEO Y NIVELACIÓN
ESTRUCTURAS (R) m2 81.28 2.06 167.44
79 EXCAVACIÓN A MANO CIELO
ABIERTO (EN TIERRA) m3 6.32 7.20 45.49
80 EXCAVACIÓN A MAQUINA
CIELO ABIERTO (TIERRA) (R) m3 31.59 2.12 66.97
81 DERROCAMIENTO DE
HORMIGÓN SIMPLE (R) m3 8.28 74.12 613.54
82 HORMIGÓN SIMPLE
REPLANTILLO f´c = 180 kg/cm2 m3 9.48 137.13 1299.58
83 ENCOFRADO/DESENCOFRADO
LOSA DE FONDO (BORDES) (R) m 28.40 8.05 228.62
84 ENCOFRADO/DESENCOFRADO
PAREDES 2 LADOS (TANQUE) (R) m2 104.16 36.96 3849.75
85 ENCOFRADO/DESENCOFRADO
COLUMNAS (R) m2 4.95 25.10 124.25
86 ENCOFRADO/DESENCOFRADO
LOSA SUPERIOR (TANQUE) (R) m2 36.00 19.18 690.48
87 ENCOFRADO/DESENCOFRADO
GUÍAS DE PARED m 36.60 10.74 393.08
88 ENCOFRADO/DESENCOFRADO
MADERA MONTE CEPILLADA m2 18.00 17.04 306.72
89
ACERO REFUERZO fy=4200
kg/cm2 (SUMINISTRO, CORTE Y
COLOCADO) ®
Kg 4401.26 1.93 8494.43
90 MALLA ELECTROSOLDADA 6.15 m2 62.00 5.31 329.22
232
91 HORMIGÓN SIMPLE LOSA
FONDO TANQUE f'c=210 KG/CM2 m3 15.80 139.30 2200.24
92 HORMIGÓN SIMPLE PAREDES
TANQUE f'c=210 KG/CM2 (R) m3 26.04 173.74 4524.19
93 HORMIGÓN SIMPLE COLUMNAS
f''c=210 KG/CM2 (R) m3 0.74 168.27 124.18
94
HORMIGÓN SIMPLE LOSA
SUPERIOR TANQUE f'c=210
KG/CM2 (R)
m3 7.37 162.62 1198.35
95 JUNTAS IMPERMEABLES PVC 18
cm (1.35 Kg/m) (R) m 53.00 17.02 902.06
96 PULIDO PAREDES INTERIORES m2 80.60 2.15 173.29
97
REVEST. CERÁMICO LIQUIDO
CON GRADO ALIMENTICIO NO
CONTAMINANTE (R)
m2 122.95 32.00 3934.40
98 TUBERÍA ACERO RECUBIERTA
08" (MAT/TRANS/INST) m 8.40 101.64 853.78
99 TUBERÍA ACERO RECUBIERTA
04" (MAT/TRANS/INST) m 3.80 48.15 182.97
100 CODO ACERO Ø 8" x 90º
(MAT/REC/TRANS/INST) (R) U 3.00 382.06 1146.18
101 UNION GIBAULT Ø 8"- 200 mm
SIMETRICA (MAT/TRANS/INST) U 6.00 88.88 533.28
102 UNION GIBAULT Ø 4" (110 mm)
SIMETRICA (MAT/TRANS/INST) U 2.00 51.64 103.28
103 UNION GIBAULT Ø 8" - 200 mm
ASIMETRICA (MAT/TRANS/INST) U 4.00 100.80 403.20
104 UNION GIBAULT Ø 4" (110 mm)
ASIMETRICA (MAT/TRANS/INST) U 1.00 51.64 51.64
105 UNION GIBAULT Ø 2"
SIMETRICA (MAT/TRANS/INST) U 1.00 39.07 39.07
106 PASAMUROS ACERO 08"
(MAT/TRANS/INST) U 1.00 209.39 209.39
107 PASAMUROS ACERO 04"
(MAT/TRANS/INST) U 1.00 119.97 119.97
233
108 VÁLVULA COMPUERTA 08"
(MAT/TRANS/INST) U 2.00 946.48 1892.96
109 VÁLVULA COMPUERTA 04"
(MAT/TRANS/INST) U 1.00 426.96 426.96
110 VENTOSA ACERO D=6" U 1.00 224.78 224.78
111 VENTOSA ACERO D=2"
(MAT/REC/TRANS/INST) U 1.00 120.34 120.34
112 BLOQUE DE ANCLAJE
HORMIGÓN SIMPLE 60x30x15 cm U 7.00 19.42 135.94
113
POZO REVISIÓN H.S f'c = 210
kg/cm2 H = 1.50 - 3.00 m (TAPA
CERCO PELDAÑOS)
U 1.00 1082.77 1082.77
114 TUBERÍA PVC U/E Ø 200 mm 1.25
MPa (MAT/TRANS/INST) (R) m 14.20 63.25 898.15
115 TUBERÍA PVC U/E Ø 110 mm 1.25
MPa (MAT/TRANS/INST) (R) m 6.30 20.44 128.77
116 BAJANTE AGUA LLUVIA PVC Ø
75 mm (R) m 24.00 6.58 157.92
117
ESCALERA MARINERA H.G 11/4"
CON PROTECCIÓN VARILLA
12MM
m 2.00 73.63 147.26
118 TAPA DE TOOL GALVANIZADO
(0.70 x 0.70 m) (R) U 1.00 83.28 83.28
119 MAMPOSTERÍA LADRILLO
MAMBRON COMÚN (R) m2 36.00 21.42 771.12
120 PUNTO DE TOMACORRIENTE DE
USO GENERAL 120 V. 15 A U 2.00 47.13 94.26
121
PUNTO ILUMINACIÓN INCLUYE
LÁMPARA FLUORESCENTE 2 X
40 W DIF. ACRÍLICO (R)
U 2.00 70.55 141.10
122 INTERRUPTOR SIMPLE U 2.00 4.84 9.68
123 PUNTO DE ILUMINACIÓN
NORMAL 120 V MAX 100 W U 2.00 35.51 71.02
124 TABLERO Y BREAKERS 6-12 PTS-
INCLUYE INSTALACIÓN (R) U 1.00 149.07 149.07
234
125 PUERTA TOOL CON MARCO m2 1.92 137.46 263.92
126 VENTANA DE HIERRO CON
PROTECCIÓN m2 0.56 102.10 57.18
127 INDICADOR NIVEL CHANUL U 1.00 93.17 93.17
125 PINTURA LÁTEX m2 200.00 3.39 678.00
SEGURIDAD
126
ROTULO DE IDENTIFICACIÓN
DEL PROYECTO 2.40 X 1.20 m
(ESTRUC. DE MADERA Y LONA)
U 1.00 160.30 160.30
127 PASOS PEATONALES DE
MADERA 1.2m ANCHO m 5.00 39.27 196.35
128 CONO DE SEÑALIZACIÓN VIAL
FLUORESCENTE U 6.00 34.53 207.18
129 SEÑALIZACIÓN (LETREROS) (R) U 2.00 111.78 223.56
130 CINTA DE SEGURIDAD PELIGRO
(ROLLO) U 2.00 18.79 37.58
131
CERRAMIENTO PROVISIONAL
CON TELA VERDE
POLIPROPILENO (R)
m 7.00 10.32 72.24
SUBTOTAL $655537.51
IVA=12.0%
12% IVA $78657.81
PRESUPUESTO MAS IVA
TOTAL $734139.58
Elaborado por: Montalvo C., Morillo W., 05/2017
SON: SETECIENTOS TREINTA Y CUATRO MIL CIENTO TREINTA Y NUEVE 58/100
235
CAPITULO VIII
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
8.1 CONCLUSIONES
Con el planteamiento del rediseño de la red de distribución y línea de conducción
del barrio Cashapamba se permitirá equipar a los usuarios con un servicio de agua
eficiente, no solo del barrio en mención sino también con la consigna de la
ampliación de estos sistemas a los sectores aledaños.
A partir del catastro con los técnicos y personal del DAPAC-R, se corroboró que los
materiales de las tuberías del sistema tienen un tiempo de vida útil mayor a lo
establecido en las normas de diseño, CPE INEN 5 al igual que la presencia de
diámetros inferiores a los permitidos por la actual normativa de la institución.
La realización de la encuesta socio-económica permitió conocer las condiciones
actuales del barrio, entre estas están: tipos de usuarios, nivel de abastecimiento del
servicio de agua potable, calidad, cantidad y continuidad del servicio, así como
problemas quejas y malestares recurrentes de los usuarios, que permitirán a la
DAPAC-R tomar las consideraciones necesarias para mejorar las condiciones de
servicio presentes en el barrio.
Con la realización del levantamiento topográfico del polígono del barrio se logró
obtener los puntos altos y bajos, además del perfil del terreno, por donde van a pasar
las tuberías de la red de distribución y de línea de conducción que permitieron
realizar un óptimo trazado de acuerdo a la topografía existente.
Del análisis de las fuentes de abastecimiento de agua con las que cuenta el barrio
Cashapamba se obtuvo que el sistema actualmente tiene un déficit de 0.88 l/s y al
final del periodo de diseño de 20 años este será de 22. 64 l/s, lo que indica que la
236
DAPAC-R debe buscar nuevas fuentes que satisfagan las necesidades de la
población.
De acuerdo a la medición de la variación de volúmenes en los tanques de
almacenamiento se determinó que la hora de mayor demanda que presenta el barrio
Cashapamba es a las 08:00 am, lo cual se corrobora en las curvas de consumo como
hora más crítica obtenidas para los dos tanques y cuyos gráficos de modelación se
indicaron para esa hora.
De la evaluación se puede concluir que el sistema hidráulicamente cumple
parcialmente con las demandas del líquido que tiene actualmente el Barrio
Cashapamba, y de acuerdo a los moradores del lugar debido a la antigüedad que
presentan las tuberías que se encuentran conformando las redes que abastecen, se
precisa de un rediseño del sistema para cumplir con las necesidades insatisfechas
actuales y futuras.
El cálculo de población futura del barrio Cashapamba se realizó por diferentes
métodos obteniendo un valor promedio de 4519 habitantes para un período de diseño
de 20 años, con la finalidad de abarcar un parámetro que satisfaga los posibles
imprevistos que puedan ocurrir en el futuro.
El rediseño de la red del Barrio Cashapamba contempla la colocación de nuevos
hidrantes en el sector conforme las necesidades y el número de habitantes, puesto
que del recorrido en campo realizado se pudo constatar que estos pueden resultar
insuficientes ante un posible conato de incendio además del deterioro de aquellos
con los que cuenta.
A pesar de que técnicamente el Barrio Cashapamba no requiere actualmente de la
construcción de un tanque se ha priorizado la ampliación de la red a los sectores
237
adjuntos que se alimentan de este y que, conforme el paso del tiempo continuarán su
crecimiento y demanda de este y varios servicios.
En el rediseño de los sistemas de agua potable es necesario para la conformación de
redes cerradas que presentan un mejor funcionamiento y balance de caudales, o de
ser el caso la colocación de tapones de fogueos en los que no se logre la
conformación de los sistemas cerrados.
Dado que los parámetros de diseño de redes de agua potable han sido actualizados
en el pasar del tiempo existen tuberías que no cuentan con el diámetro mínimo, en
este caso, de 63 mm exigido por la DAPAC-R, por tal razón requiere un rediseño de
los sistemas que pueda satisfacer las demandas actuales y futuras de la población.
Los estudios de suelos realizados en el sector del tanque de Almacenamiento del
Barrio Cashapamba determinaron que el tipo de suelo es un limo de baja
compresibilidad ML y capacidad portante promedio de 1.8 Kg/cm2, apto para
soportar las cargas al momento de cimentar el nuevo tanque que además puede ser
utilizado como material de relleno sin ningún inconveniente.
La selección de la alternativa no siempre puede ser la que económicamente
representa un precio menor, sino que debe considerar los parámetros técnicos y las
necesidades futuras que presentan los sectores en análisis.
Las pérdidas de carga se determinaron por medio de la aplicación de Darcy
Weisbach, dado que los resultados son más conservadores que por otros métodos.
Epanet 2.0 es una herramienta de simulación y modelación de sistemas hidráulicos
que permite gracias a su interfaz intuitiva facilitar y reducir los tiempos de cálculo
de redes de agua potable ofreciendo resultados que pueden ser utilizados para el
dimensionamiento de varios componentes de un sistema de distribución de agua
potable.
238
Las facilidades que incluye el software al momento de presentar resultados, tanto de
forma tabular, mediante gráficas o a través de reportes lo convierten en una opción
muy útil, adecuada y didáctica para la realización de redes de distribución de agua
potable.
La presentación de los resultados gracias al software facultad evaluar desde distintos
parámetros la funcionalidad de la red modelada, lo que permite dilucidar la mejor
opción para ser construida.
La determinación del presupuesto referencial se realizó en función de la base de
datos proporcionada por el GADMUR para el período de mayo a agosto del 2017 y
que da un valor de $734.139.58 dólares americanos, incluido IVA.
239
8.2 RECOMENDACIONES
La inclusión de un sistema de medición del almacenamiento en el Tanque Barrio
Cashapamba 1 TC-1, sean este una regleta limnimétrica, un medidor de control o
ambos, permitirán tener un registro más exacto de la variación del volumen a lo largo
del día.
Se recomienda la utilización de un valor promedio en la determinación de la
población futura de diferentes métodos a sabiendas que desde el año que se calcula
hasta el año que se decide construir estos valores pueden cambiar debido a que la
población no es un ente constante en el tiempo y en el espacio.
Tras el recorrido en campo se observó que algunos sectores de la red del barrio
Cashapamba por su antigüedad presentan medidores domiciliarios en deterioro o
dentro del predio que complican la lectura de los consumos mensualmente, por lo
que se recomienda el cambio o reubicación de los mismos, para beneficio tanto de
los usuarios como de la entidad de control.
Al momento de realizar el diseño de un tanque de almacenamiento este se
recomienda prever el crecimiento de la población aledaña al sector que suministre.
La colocación de los hidrantes estará en función de la extensión y número de
habitantes del sector, según lo especifica la Norma CPE INEN 5.
Dadas las características del suelo, se puede prever la reutilización del material de
excavación como relleno de las mismas zanjas por donde atraviesa la tubería.
Desarrollar dentro de la DAPAC-R un manual de mantenimiento que permita
identificar rápidamente cualquier eventualidad o daño en el sistema.
Se recomienda el recubrimiento del Tanque Cashapamba 1 TC-1 con un
revestimiento cerámico de grado alimenticio (no tóxico para el consumo humano)
240
con lo cual se garantiza la calidad del agua almacenada evitando la proliferación de
bacterias o patógenos en las paredes del tanque debido a humedad.
La determinación de pérdidas hidráulicas por medio de la ecuación de Darcy
Weisbach permite obtener resultados más conservadores que aquellos realizados con
otras ecuaciones de pérdidas de carga.
La realización de curvas de consumo para el diseño de sistemas de agua potable
permite determinar las horas de demandas críticas del líquido, siendo de importancia
para un correcto dimensionamiento de los componentes de la red.
Al trabajar en Epanet 2.0, la introducción de una imagen de fondo o mapa del sector
permite una mejor presentación del esquema de la red, facilitando la visualización
de la conformación del sistema.
La realización de simulaciones en periodo extendido permite obtener resultados más
objetivos y ajustados a la realidad, que pueden incidir directamente en la
conformación del sistema a diseñar.
La versión de Epanet 2.0 en español presenta una falla, que tiende a cambiarse
automáticamente al coeficiente de rugosidad a Darcy – Weisbach, por ser el método
utilizado en Europa con mayor preponderancia.
El presupuesto se debe analizar con una base de datos actualizada al periodo en el
cual vaya a ser ejecutado, tomando como base el presupuesto referencial indicado
en este documento.
241
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