UNIVERSIDAD RICARDO PALMA

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL

TEMA: DISEÑO DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA PARA EL “A. H MARIANO IGNACIO PRADO”

CURSO: TALLER DE INVESTIGACION APLICADA

DOCENTES:

ING: LOPEZ ACUÑA JACK ING : TUMIALAN DE LA CRUZ PEDRO

ALUMNO:

QUISPE LEDESMA FREDY

CICLO: 2011-2

1

DEDICATORIA:

Dedico este trabajo a mis padres y hermanos porque gracias a su constante trabajo y esfuerzo podre lograr mis objetivos y ser una mejor persona y más adelante poder enorgullecerlos.

Gracias

2

INDICE GENERAL

GLOSARIO VI

RESUMEN VII

OBJETIVOS VIII

INTRODUCCIÓN IX

CAPITULO I

1.0 DESCRIPCION DEL LUGAR………………………...………………………….1

1.1. ASPECTOS HISTÓRICOS DE LA COMUNIDAD……..………………….….1

1.2.UBICACIÓN Y LOCALIZACIÓN………………….……………….…………….2

1.3.EXTENSIÓN TERRITORIAL…………………….…,…………………..……….2

1.4.LÍMITES Y COLINDANCIAS……………………..………………………………2

1.5. CLIMATOLOGIA………………………………..…………..……………………2

1.6. POBLACIÓN E IDIOMA DOMINANTE…………………………………………3

1.7. SUELO Y TOPOGRAFÍA………………………………………………………..3

1.8. GEOLOGÍA………………………………………………………………………..3

1.9. VÍAS DE ACCESO……………………………………………...………………..4

1.10. SERVICIOS PÚBLICOS………………………………………………………..4

1.11. ENFERMEDADES PREDOMINANTES………………………………………4

1.12. DATOS SOCIO ECONOMICOS:……………………………..……………….4

1.13.VIVIENDAS…………………………………………………………...………….5

1.14. DESCRIPCIÓN DE LAS NECESIDADES……………………………………5

1.15. PRIORIZACIÓN DE LAS NECESIDADES…………….……………………..6

3

CAPITULO II

2.0. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO……………………………………………………………..……………..7

2.1. SOPORTE TECNICO DE LA INVESTIGACION……………………………..7

2.2.ESTUDIO DE LA POBLACION:……………………………………..………….8

2.3. POBLACION DE DISEÑO………………………………………….……………8

2.3.1. POBLACION ACTUAL………………………………………………………..8

2.3.2. POBLACION FUTURO……………………………………………………….9

2.3.3. PERIODO DE DISEÑO………………………………………………………9

2.4. DEMANDA DE AGUA……………………………………………………….…11

2.4.1. FACTORES QUE AFECTAN AL CONSUMO DE AGUA………………..11

2.4.2. DEMANDA DE DOTACIONES……………………………….……………..12

2.4.3. VARIACION PERIODICAS………………………………………………….14

2.4.4. CONSUMO PROMEDIO DIARIO ANUAL……………….…..…………….14

2.4.5. CONSUMO PROMEDIO DIARIO………………………..………………….14

2.4.6.CONSUMO MAXIMO HORARIO……………………………………………15

2.5. FUENTES DE ABASTECIMIENTO…………………….…………………..…17

2.5.1. TIPOS DE FUENTES DE AGUA……………………..………..……………17

2.5.1.1. AGUA DE LLUVIAS…………………………………..…..………………..18

2.5.1.2.AGUAS SUPERFICIALES……………………..…..………………………18

2.5.1.3. AGUAS SUBTERRANEAS…………………………………….…….……18

2.5.2. SELECCION DEL TIPO DE FUENTE……………………………….……19

2.5.2.1. MANANTIALES…………………………………………………..………..19

2.5.2.2. POZOS SUPERFICIALES………………………………………………..19

2.6. CANTIDAD DE AGUA……………………………………………..……….….20

2.7. CALIDAD DE AGUA………………………………………………….….…….20

2.8. ASPECTOS LEGALES……………………………………………….….……25

4

2.9. TIPOS DE CAPTACION……………………………………….……….………25

2.10.POZOS PARA ABASTECIMIENTO DE AGUA………….….………………25

2.10.1. POZO PERFORADO…………………………………….…..……………..26

2.11. CONDUCCION POR BOMBEO…………………………….……………….27

2.12. CAUDAL DE BOMBEO ……………………………………………………...29

2.13. PARA OBTENER EL DIAMETRO DEFINITIVO…………….……………32

2.14. RESERVORIOS DE ALMACENAMIENTO………………..…..…………..34

2.15. CONSIDERACIONES BASICAS………………………….………………..35

2.16. DISEÑO DE LA ESTRUCTURA PORTANTE……………………....……..38

2.16.1. ACCESORIOS………………….…………………………………..……...42

2.17. RED DE DISTRIBUCION……..….………………………………….……….45

2.18. TIPOS DE REDES……………..……………………………………..…........47

2.18.1. SISTEMA CERRADO………………………………….………...…..……47

2.18.1.1 CONSIDERACIONES DE SEGURIDAD……………………..…..…....47

CAPITULO III

3. CALCULOS DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES………………….…52

3.1.DINAMICA POBLACIONAL…………………………………………………….52

3.2. DISEÑO DEL VOLUMEN DE LA CUBA DEL TANQUE ELEVADO….....54

3.3.DISEÑO DEL SISTEMA DE IMPULSION…………………………………….57

3.4. CALCULO DE LAS PERDIDAS DE CARGA………….……………………..58

3.5. ANALISIS DE SENSIBILIDAD ECONOMICA……….………………………59

3.6.CALCULO DE LAS PRESIONES ………………….…………………….……60

ANEXO…………………………….…….……………..……………………………..62

CONCLUCIONES……………….….….…………………………………………….64

RECOMENDACIONES…………..….…………………………………..………….65

BIBILOGRAFIA………………………………………………………..…………….66

5

GLOSARIO

Accesorio Elementos secundarios en las líneas de

las tuberías, tales como codos, niples,

tees, coplas, etc.

Acuífero

Son formaciones geológicas capaces de

contener y permitir el movimiento del

agua a través de sus poros. Manto:

formación o estructura geológica de

rocas, grava y arena situada encima de

una capa impermeable, que posee la

capacidad de agua que fluye en su

interior. Este flujo se produce entre los

poros que se tercomunican, es de

velocidad variable y obedece a las

condiciones específicas de permeabilidad

de cada tipo de formación. Los términos

manto acuífero y depósito manto acuífero,

estrato acuífero y acuífero son sinónimos

Aforo Medición del volumen de agua que fluye

de una fuente por unidad de tiempo.

Agua potable Agua sanitariamente segura ( sin

6

elementos patógenos ni elementos

tóxicos) y que es agradable a los

sentidos (inodora incolora e insabora).

Análisis Físico- Químico Conjunto de técnicas y procedimientos de

laboratorio mediante los cuales se

determinan los componentes físicos y

químicos presentes en una muestra de

agua.

Caudal Volumen de agua que fluye por unidad

de tiempo.

Concreto Reforzado Mezcla proporcional de cemento, arena

de río, piedrín y agua combinada con

varillas de hierro corrugado

Concreto ciclópeo Hormigón a cuya masa, una vez vertida en

los encofrados, se ha incorporado grandes

piedras o bloques.

Consumo Volumen de agua que es utilizado por la

unidad consumidora que está en función

de una serie de factores inherentes a la

propia localidad que se abastece y que

lo hace varíe de una población a otra.

Demanda Es la cantidad de agua que una población

7

requiere para satisfacer sus necesidades.

Desinfectar Quitar al agua la infección o la propiedad

de causarla, destruyendo gérmenes

nocivos y evitando su desarrollo.

Dotación Cantidad de agua asignada a la Unidad

consumidora, por ejemplo l/hab/día,

l/industria/día, etc.

Dureza Término utilizado para expresar el

contenido en el agua de iones de calcio

y magnesio que forman compuestos

insolubles.

INE Instituto Nacional de Estadística

Pérdida de carga Es la energía por unidad de peso del agua

del agua que causa la resistencia

supercial dentro del conducto, es

convertida de energía mecánica a energía

térmica. El agua pierde energía por

fricción contra las paredes de la tubería,

rugosidad, los cambios de diámetro y los

cambios de dirección.

Presión Fuerza que actúa sobre una superficie o

área.

8

Sedimento Materia que deja de estar suspensa en

el agua, depositándose en el fondo del

recipiente que lo contiene debido a la

gravedad.

Topografía Es la ciencia que determina las

dimensiones y el contorno (o

características tridimensionales) de la

superficie de la tierra a través de la

medición de distancias, irecciones y

elevaciones.

9

RESUMEN

El presente trabajo de de investigación contiene, en forma detallada, el

procedimiento con el cual se desarrolló el proyecto denominado:

DISEÑO DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE DEL

ASENTAMIENTO HUMANO MARIANO IGNACIO PRADO DEL DISTRITO DE

VENTANILLA

El mismo contiene la investigación de campo realizada, la cual generó la

información monográfica del lugar, ésta, muestra a su vez, un cuadro general

de las condiciones físicas, económicas y sociales de la población, que regirán

todos los criterios adoptados en este estudio. Además, se describe el servicio

técnico profesional como estudiante , que contiene los diseños, el sistema de

agua potable.. El cálculo es un factor importante, pues garantiza un proyecto,

por lo tanto debe ser eficiente de acuerdo con la capacidad económica y las

necesidades de la población a servicio.

10

OBJETIVOS

OBJETIVOS GENERALES

1. Diseñar el sistema de abastecimiento de agua potable del

ASENTAMIENTO HUMANO MARIANO IGNACIO PRADO DEL

DISTRITO DE VENTANILLA

2. Desarrollar una investigación de tipo monográfica y un diagnóstico sobre

las necesidades de servicios básicos e infraestructura del A.H MARIANO

IGNACIO PRADO

3. Capacitar a los miembros del comité de la comunidad MARIANO

IGNACIO PRADO, sobre los aspectos de operación y mantenimiento del

sistema de abastecimiento de agua potable.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

1. La captación y proyección del sistema de redes de agua potable de

la fuente mas cercana a la población

2. Diseño de las estructuras hidráulicas para el sistema de

abastecimiento de agua.

11

HIPOTESIS DE INVESTIGACION

“ abastecer de agua potable en forma segura , limpia y continua al

100% de la población de las fuentes mas factible “.

“ instalación de la red de distribución para toda la población actual y la

coneccion de las poblaciones futuras “.

VARIABLES INDEPENDIENTE : fuente mas factible.

VARIABLE DEPENDIENTE : red de distribución.

VARIABLE DEPENDIENTE : población.

DEFINICION OPERACIONAL :

abastecimiento de agua en forma segura limpia y continua

DEFINICION CONCEPTUAL:

FUENTES FACTIBLES: es todo aquello que es origen de otra cosa ,

su causa o de donde surge , asi en nuestro caso por ejemplo un

manantial es fuente de agua o tal ves un pozo subterráneo etc , será

factible porque es posible llevarlo acabo y reúne todo los requisitos

minimos para su ejecución.

RED DE DISTRIBUCION : el conjunto de conductores con todo

sus accesorios , sus elementos de sujeción , protección , etc , que

une una fuente de energía o una fuente de alimentación de energía

con las instalaciones interiores o receptoras en este caso será

fuentes de agua .

12

POBLACIÓN: conjunto de personas que habitan la tierra o

cualquier division geográfica de ella en este caso sera la población

que es nuestro objetivo de abastecer.

INTRODUCCIÓN

A.H MARIANO IGNACIO PRADO es una comunidad integrada por personas

de diversas partes del peru , Por ser una comunidad recien fundada, presenta

una serie de problemas, carencia de todo tipo de servicios básicos e

infraestructura, por lo que el presente trabajo de investigacion , está orientado a

proponer soluciones factibles, no sólo desde el punto de vista técnico, sino

económico y social. Para el efecto, el primer capítulo contiene una

investigación de tipo monográfica, aspectos históricos y socioeconómicos de la

comunidad, así como un diagnóstico sobre las necesidades de servicios

básicos e infraestructura y priorización de las mismas. En el segundo capítulo,

se desarrolla el tema concerniente al diseño del sistema de abastecimiento de

agua potable, es por succion e impulsión , y finalmente se presentan las

conclusiones, recomendaciones y bibliografía

CAPITULO I

1.0. DESCRIPCION DEL LUGAR

Descripcion del asentamiento humano mariano Ignacio prado.

Nombre geográfico oficial A.H MARIANO IGNACIO PRADO , municipio de

13

VENTANILLA , del departamento constitucional del CALLAO.

Actualmente, cuenta con una población aproximadamente de 2000 habitantes,

1.1. Aspectos históricos de la comunidad

Debido a la creciente expansión urbana de la capital no planificada y la

presencia de un mercado inmobiliario informal que con sus actividades

especulativas genera desorden en la ocupación territorial que en este caso se

viene dando sobre áreas no aptas para fines residenciales. Que por

consecuencia genera la degradación ambiental del Río Chillón, altamente

contaminado en la cuenca baja, que presentan un entorno físico bastante

deteriorado, que afecta el nivel de competitividad territorial del distrito.

Los pueblos ubicados en el Parque Porcino (parque industrial) forman parte del

distrito de Ventanilla, cuya situación actual presenta problemas de ocupación y

deterioro de la vida humana, a pesar de encontrarse reconocidos formalmente,

su modo de vida y producción los a llevado a la informalidad, este proyecto

ocupa 848 hectáreas.

la ocupación del terreno donde hoy esta el asentamiento humano se produjo

en 630 lotes con personas de diversas características y provenientes de los

distritos aledaños, ocupando así la propiedad del INC, esta situación ameritaba

hacer un estudio de los suelos que iban a ocupar, para estas gestiones se

conformo una Junta Directiva, la misma que se crea el mismo año y se tramita

así su Resolución de reconocimiento, la cual obtienen en el año 1996.

Recién en el 2000 se les entrego su titulo de propiedad con su reconocimiento

como Asentamiento Humano.

14

1.2. Ubicación y localización

Esta comunidad está localizada a una distancia de 7 Km.,Aproximadamente al

Nor - Oeste de Lima y 18 kilómetros al norte del Callao.

se ubica a una elevación de 45 metros sobre el nivel del mar (m.s.n.m.) ”.

1.3. Extensión Territorial

Esta comunidad tiene una extensión territorial de15 hectareas.

1.4.Límites y Colindancias

Al norte con la A.H virgen de las nieves , al sur con la ribera del rio chillon , al

este con la los restos arqueológicos de la pampa de los perros y al oeste con

la los restos arqueológicos de la huaca cerro culebra , todas en ventanilla.

1.5. Climatologia

Según estación del SENAMI la zona esta clasificada como zona desertica

semi- calida como deficiencia de lluvias en todas las estaciones del año

1.6. Población e idioma dominante

Actualmente, la comunidad se compone de 420 lotes Con un promedio de 5-6

personas/familia, que da un total de 2000 habitantes. Aproximadamente , Este

dato se obtuvo del censo que se realizo como trabajo de campo de esta

investigación comunal realizado con fecha 04 de setiembre del 2011.

El idioma predominante es el español.

15

1.7. Suelo y topografía

Se puede decir que el suelo es arenoso y denso con una capacidad portante

de 2 kg/cm2, La superficie es plana, inclinada de norte a sur. Su mayor

elevación está hacia el sur, donde aparecen algunas estribaciones y

hondonadas, es justo a riberas del rio chillon así como pequeños cerros.

1.8. geología.

La cuenca del río Chillón, geológicamente, muestra diversidad de formaciones

sedimentarias en la zona del distrito del Callao y Ventanilla distrito donde

queda nuestro proyecto como lutitas, calizas, areniscas, etc., metamórficas,

volcánicas (mayormente andesitas) e intrusivas (granodioritas) de diferentes

edades, así como evidencias de fuerte tectonismo (filamentos, plegamientos),

que favorecen una buena mineralización. Esta zona presenta rocas

sedimentarias, medios aluviales, gravas y aumento de elevación por efecto de

filamento y escorrentías, el suelo se caracteriza por contener arcillas y gravas.

1.9. Vías de acceso

Esta comunidad felizmente por la presencia de industrias pecuarias y la

empresa EDEGEL y al tener poco tiempo de haberse formado tiene vías

de acceso pavimentada hasta la misma población , pero para mas adelante

ya la situacion cambia con un tramo en mal estado.

1.10. Servicios públicos

16

Actualmente la población solo cuenta con el servicio básico y continuo del

sistema de electrificación que es el único servicio que han podido obtener

gracias a la gestión de las autoridades anteriores y con relación al servicio

que nos concierne que es el agua solo lo obtienen gracias al servicio de

distribución de una sola empresa de cisternas que proveen interdiariamente

de agua a la población actualmente

1.11. enfermedades predominantes

De acuerdo a las encuestas que se ha realizado se pudo observar gracias a

la información que nos han brindado los encuestados y también por nuestra

propia observación que los habitantes más que nada los más jóvenes en este

caso los niños presentan problemas gastrointestinales , alergias y ronchas en

la piel , diarrea , problemas bronquiales , hasta EPATITIS A. entre otros

1.12. datos socio economicos:

Los datos del ingreso económico que pudimos obtener gracias a una encuesta

que se realizo en forma aleatoria a 150 lotes concluyendo que:

La población tiene un ingreso promedio por familia de va desde el sueldo

mínimo de 600 nuevo soles en la mayoría de los lotes hasta los 1000 nuevos

soles que son solo algunos en comparación al sueldo minino

1.13. viviendas:

Las viviendas que predominan actualmente son las de tipo prefabricados que

están en un porcentaje de un 80% de toda la población y el 20% son las

17

pocas edificaciones que están hechas de material noble (albañilería y

concreto reforzado) según esta información se puede ratificar y observar la

capacidad económica de la población con la que confirmamos que la

mayoría de la población son de bajo ingresos o solo les alcanza para

sobrevivir sin poder construir sus casa de materiales más resistentes.

Investigación diagnóstica sobre necesidades de servicios

básicos y de Infraestructura del lugar en estudio

De acuerdo con la investigación realizada en el A.H MARIANO IGNACIO

PRADO así como la información proporcionada por los dirigentes y pobladores,

se estableció que dicha comunidad . Solo cuenta hoy con el servicio electrico

pero careciendo de todo los demás servicios básicos y de infraestructura

1.14. Descripción de las necesidades.

a) capacitación a la población para el buen cuidado del agua que usan.

b) La construcción o gestión urgente de un botadero o el paso de los

basureros para el recojo de los desperdicios y evitar que se siga

contaminando el rio chillon.

c) Los pobladores utilizan el agua de las cisternas , para uso doméstico, la

cual no es potable y esto les ha provocado enfermedades

gastrointestinales, por lo que es necesario un sistema de abastecimiento

de agua potable.

d) La urgente presencia de programas sociales para el tratamiento de las

enfermedades que sufren los niños por los distintos focos infecciosos

18

e) Por no contar con un abastecimiento de agua potable no existe

alcantarillado sanitario.

f) falta de pavimentación de sus calles y la creación de un parque

.

1.15. Priorización de las necesidades

La priorización de las necesidades de servicios básicos e infraestructura para

esta comunidad, con base a los criterios expuestos por los pobladores siendo

estas la siguientes:

1) Sistema de abastecimiento de agua potable

2) sistema de tratamiento para el rio chillon.

3) paso de los basureros constantemente.

4) parques y calles asfaltadas

5) Alcantarillado sanitario

6) Presencia del INC para la puesta en valor de los muchos restos

arqueológicos que están a lo largo del rio chillon hoy en peligro de

abandono y deterioro.

CAPITULO II

2.0. DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

El tipo de sistema a diseñar será por impulsión desde un pozo subterráneo

hacia un tanque elevado para luego conectarla por medio de gravedad a la

red de distribución, siendo esta última por sistema cerrado . Se diseñará una

captación típica para fuentes de tipo subterráneas . El servicio será tipo

predial con conexiones domiciliares.

19

2.1. SOPORTE TECNICO DE LA INVESTIGACION

Para la elaboracion de nuestro trabajo de investigación como ya lo

mencionamos no contamos con antecedentes que refieran a la proyección

del sistema de abastecimiento de agua hacia el asentamiento en mencion ,

por lo cual se ha tenido que realizar un trabajo de campo visitando la zona y

conversando con los pobladores y autoridades del poblado y consultando

sus quejas y opiniones sobre este tema . y proponiendo alternativas de

solución que sean factibles con la topografía:

Luego de haber obtenido algunos datos importantes de la zona y la

factibilidad, se procede a realizar el estudio mas detallado en la población ;

en aspectos técnicos y otros datos necesarios para continuar con la

elaboración del proyecto a continuación se dan aspectos que se deben de

investigar en la población:

2.2. ESTUDIO DE LA POBLACION:

Es necesario realizar un estudio de población en el asentamiento humano ,

de esta se deducirá la población actual y la futura con métodos aproximados de

proyección , para calcular los diferentes caudales de diseño ( mas adelante

se detalla dicho calculo ).

La determinación de la población actual , se podrá realizar de la siguiente

forma:

1) Recuento del numero de viviendas y sus habitantes de cada uno

20

2) Recuento de viviendas y multiplicar por el promedio de habitantes (5-6)

hab/lote

2.3. POBLACION DE DISEÑO

La población de diseño es aquella a la que nosotros pretendemos atender a

futuro con este proyecto y el la población acual proyectada dentro de un

determinado tiempo que es el periodo de diseño , tiempo en el que nuestro

proyecto tendrá un servicio continuo y eficiente a la población que va crecer

hasta ese periodo.

2.3.1. POBLACION ACTUAL

Actualmente la población del A:H MARIANO IGNACIO PRADO al no

encontrarse datos estadísticos de la población del INEI de años anteriores o

mas reciente se opto por estimar esta cantidad por la encuesta que se realizo

a los pobladores en distintas lotes aleatoriamente, de esa manera calculamos

aproximadamente la densidad habitacional por lote y multiplicando con la

totalidad de lotes habitados obtuvimos aproximadamente la población actual

que vendría a ser 2014 habitantes aproximadamente en la actualidad.

2.3.2. POBLACION FUTURO

Es la población a atender al final del periodo de diseño de nuestro proyecto

este se proyectara con la formulas del SUNASS del INEI para poblaciones

rurales en base a la población actual , la tasa de crecimiento poblacional de la

zona , y el periodo de diseño y es como sigue:

21

Pf=población al final del periodo de diseño

Pa=población actual para el año 2011

.r= tasa de crecimiento poblacional de la zona

T= tiempo a proyectar , periodo de diseño

2.3.3. PERIODO DE DISEÑO

Se define como el tiempo en el cual el sistema será 100% eficiente, ya sea por

capacidad en la conduccion del gasto deseado o por la existencia fisica de las

instalaciones., para este tipo de proyectos es usual elegir un periodo de vida

útil de estructuras entre 15 y 25 años quedando a criterio del proyectista

tomar 15,20 o 25 años , dependiendo esto de : una vida útil de estructuras ,

posibilidad de ampliación , incremento o decrecimiento poblacional.

Para nosotros en relación al tamaños de la población que clasifica como

pequeña en franco crecimiento para tal caso asumiendo un periodo de diseño

de 15 años , pero a este se le tiene que sumar 3 años por un tiempo estimado

antes del inicio del periodo operativo del sistema de abastecimiento dentro del

cual en este lapso se desarrollara el diseño del proyecto , asi también se

buscara el financiamiento y un timpo de ejecución quedando en total un

perido de diseño de 18 años.

22

2.4. DEMANDA DE AGUA.

para nuestro diseño de abastecimiento de agua potable el factor esencial es el

conocimiento de la cantidad de agua que se necesita atender a esta poblacion

del cual depende el:

Consumo por habitante (l/hab/dia , dotación )

Cantidad de habitantes a considerar

23

De acuerdo al estudio de campo los pobladores requieren agua en mayor

porcentaje para la elaboración de sus alimentos y lavado de ropa ,

consumiendo caso en promedio 3 cilindros de agua de ( )lits por semana en

la mayoría de los lotes.

2.4.1. FACTORES QUE AFECTAN AL CONSUMO DE AGUA.

Depende:

La calidad de vida que lleven los pobladores: pues en zonas

pequeñas como nuestro proyecto el consumo es reducido por la

condición de vida en comparación en otras zonas urbanas que tienen

un mayor consumo como las del centro de la capital.

El clima de la zona: pues en verano las poblaciones requieren mayor

cantidad de agua en comparación con el invierno.

Calidad y costo del agua : aquellas aguas con buena condición de

potabilización se consumen mas que aquellas que son de baja calidad

ya que podrían ser calientes , turbias , saladas , con color u olor etc.

Problemas que se pueden observar en nuestra población.

el costo de producción de agua potable es también un factor

preponderante que influye en el consumo asi a mayor costo menor

es consumo y si la tarifa es baja el consumo es mayor , en nuestro

caso es costo de cada cilindro de agua que le provee las cisternas

oscila entre 1.80-2.00 nuevos soles.

Tamaño de la población: se ha observado que en poblaciones de

poco numero de pobladores es consumo es pequeño , mientras que

en poblaciones grandes es consumo aumenta.

24

Tamaño de lote de las viviendas : si los lotes son grandes los

jardines son grandes y ellos consumen gran cantidad de agua ,

mientras en lotes pequeños el consumo se reduce en un minimo

como son la mayoría de los lotes de nuestro proyecto.

2.4.2. DEMANDA DE DOTACIONES.

La dotación o la demanda per capital , es la cantidad de agua que requiere

cada persona de la población , expresada en litros/habitantes/dia. Conocida la

dotación, es necesaria estimar el consumo promedio diario anual , el

consumo máximo diario y el consumo máximo horario.

El consumo promedio diario anual servirá para el calculo del volumen del

reservorio de almacenamiento y para estimar el consumo máximo diario y

horario.

El valor del consumo maximo diario es utilizado para el calculo hidráulico de

la línea de conducción; mientras que el consumo máximo horario, es utilizado

para el calculo hidráulico de la línea de aducción y la red de distribución.

se asignan las dotaciones en base al numero de habitantes (Cuadro 2.2) y a las

diferentes regiones del pais (Cuadro 2.3).

25

2.4.3. VARIACION PERIODICAS.

La variacion del consumo esta influenciada por diversos factores tales como:

tipo de actividad, habitos de la poblacion, condiciones de clima, costumbres

26

etc. Este consumo varia de año en año , varia durante los meses del año,

varia durante los meses del año , varia durante los días del mes y durante

las horas del dia.

2.4.4. CONSUMO PROMEDIO DIARIO ANUAL

La variación que sufre el consumo durante los días del año es importante

pues las estaciones tienen una influencia grande en el consumo, asi en el

verano el consumo de agua aumenta mientras que el invierno disminuye .

Este comportamiento se podría verificar si realizamos un seguimiento de

consumo durante todo los años y podremos dibujar el hidrograma .

2.4.5. CONSUMO PROMEDIO DIARIO.

se define como el dia de maximo consumo de una serie de registros

observados durante los 365 dias del año. El consumo máximo diario se puede

relacionar con el caudal promedio, obteniéndose asi la siguiente expresión:

Qp = caudal promedio

27

K1= coeficiente de variación diaria ( varia entre : 1.2-1.8) para lima

K1=1.6

En ciudades en que no ha muchas variación en el clima entre el verano y el

invierno el : Qmax diario seria de 120% de Qp.

2.4.6.CONSUMO MAXIMO HORARIO

Se define como la hora de máximo consumo . el consumo máximo horario

esta relacionado respecto al caudal promedio mediante el coeficiente K2

Qp = caudal promedio

K2= coeficiente de variación diaria ( varia entre : 1.8-2.5) para lima

K2=2.6

Este consumo nos servirá para diseñar la red de distribución y la línea de

aducción

28

29

2.5. FUENTES DE ABASTECIMIENTO.

Las fuentes de agua constituyen el elemento primordial en el diseño de un

sistema de abastecimiento de agua potable y antes de dar cualquier paso

es necesario definir su ubicacion, tipo, cantidad y calidad. De acuerdo a la

ubicacion y naturaleza de la fuente de abastecimiento asi como a la

topografia del terreno, se consideran dos tipos de sistemas: los de

gravedad y los de bombeo.

En los sistemas de agua potable por gravedad, la fuente de agua debe

estar ubicada en la parte alta de la poblacion para que el agua fluya a

traves de tuberias, usando solo la fuerza de la gravedad.

En los sistemas de agua potable por bombeo, la fuente de agua se

encuentra localizada en elevaciones inferiores a las poblaciones de

consumo, siendo necesario transportar el agua mediante sistemas de

bombeo a reservorios de almacenamiento ubicados en elevaciones

superiores al centro poblado.

2.5.1. TIPOS DE FUENTES DE AGUA.

De acuerdo a la forma de abastecimiento se consideran tres tipos

principales de fuente : aguas de lluvia , aguas superficiales y aguas

subterráneas.

En el presente trabajo se desarrolla los tipos , selección , cantidad y

calidad de fuentes de agua.

30

2.5.1.1. AGUA DE LLUVIAS.

La captacion de agua de lluvia se emplea en aquellos casos en los que no

es posible obtener aguas superficiales y subterraneas de buena calidad y

cuando el regimen de lluvias sea importante. Para ello se utilizan los techos

de las casas o algunas superficies impermeables para captar el agua y

conducirla a sistemas cuya capacidad depende del gasto requerido y del

regimen pluviometrico.

2.5.1.2.AGUAS SUPERFICIALES.

Las aguas superficiales estan constituidas por los arroyos, rios, lagos, etc.

que discurren naturalmente en la superficie terrestre. Estas fuentes no son

tan deseables, especialmente si existen zonas habitadas o de pastoreo

animal aguas amba. Sin embargo a veces no existe otra fuente alternativa

en la comunidad, siendo necesario para su utilizacion, contar con

informacion detallada y completa que permita visualizar su estado

sanitario, caudales disponibles y calidad de agua

2.5.1.3. AGUAS SUBTERRANEAS.

Parte de la precipitacion en la cuenca se infiltra en el suelo hasta la zona de

saturacion, formando asi las aguas subterraneas. La explotacion de estas

dependera de las caracteristicas hidrológicas y de la formacion geologica

del acuifero.

La captacion de aguas subterraneas se puede realizar a traves de

manantiales,

31

galerias filtrantes y pozos (excavados y tubulares). En la Figura 3.3 se

observa una de las muchas formas de aprovechamiento del agua

subterránea con fines de consumo humano

2.5.2. SELECCION DEL TIPO DE FUENTE.

Ya después de definir los tipos de fuentes de agua que existen en la

mayoría de poblaciones rurales del peru . y para nuestro caso las mas

importantes son los manantiales y los pozos subterráneos que son los

mas frecuentes debido a la ubicación de la población cerca al mar y a su

nivel freático que esta ubicado uno 30 mt de profundidad.

2.5.2.1. MANANTIALES.

Esta fuente se pudo encontrar como un ojo de agua o manantial ubicado a

2km de distancia de la población pero debido a que su ubicación es muy

distante y que además esta a pocos metros de la ribera del rio que esta

contaminado y a esto se suma que esta en el limite de dos distritos y que

los pobladores aledaños a el , hacen uso para lavar sus ropas y regar sus

chacras . concluimos por ellos que esta fuente no califica como fuente de

agua para nuestro proyecto debido a los diferentes factores económicos y

topograficos.

2.5.2.2. POZOS SUPERFICIALES.

existen muchos pozos de agua subterránea , ubicadas en diferentes

puntos pero estos ya son usados por la empresa EDEGEL para la

producción de energía térmica que tiene 5 pozos además también se

32

usan para el abastecimiento de agua para la industria del parque porcino

y a la población A:H VIRGEN DE LAS NIEVES COLINDANTE

2.6. CANTIDAD DE AGUA.

La mayoria de sistemas de abastecimientos de agua potable en las

poblaciones rurales de nuestro pais, tiene como fuente los manantiales. La

carencia De registros hidrologicos nos obliga a realizar una concienzuda

investigacion de las fuentes. Lo ideal seria que los aforos se efectuaran en

la temporada critica de rendimientos que corresponde a los meses de

estiaje y lluvias, con la finalidad de conocer los caudales minimos y

maximos. El valor del caudal minimo debe ser mayor que el consumo

maximo diario (Qmd) con la finalidad de cubrir la demanda de agua de la

poblacion futura.

2.7. CALIDAD DE AGUA.

El agua potable es aquella que al consumirla no daña el organismo del

ser humano ni daña los materiales a ser usados en la construccion del

sistema.

Los requerimientos basicos para que el agua sea potable, son'':

- Estar libre de organismos patogenos causantes de enfermedades.

- No contener compuestos que tengan un efecto adverso, agudo o cronico

sobre la salud humana.

- Ser aceptablemente clara (por ejemplo: baja turbidez, poco color, etc.).

- No salina.

- Que no contenga compuestos que causen sabor y olor desagradables.

33

- Que no cause corrosion o incrustaciones en el sistema de abastecimiento

de agua, y que no manche la ropa lavada con ella.

En cada pais existen reglamentos en los que se consideran los limites de

tolerancia en los requisitos que debe satisfacer una fuente. Con la finalidad

de conocer la calidad de agua de la fuente que se pretende utilizar se

deben realizar los analisis fisico, quimico y bacteriologico, siendo necesario

tomar muestras de agua siguiendo las instrucciones que se dan a

continuacion.

Toma de muestra para el analisis fisico y quimico:

- Limpiar el area cercana al manantial eliminando la vegetacion y cuerpos

extraños, en un radio mayor al afloramiento.

- Ubicar el ojo del manantial y construir un embalse lo mas pequeño posible

utilizando para el efecto material libre de vegetacion y dotarlo, en su salida,

de un salto hidraulico para la obtencion de la muestra.

- Retirar los cuerpos extranos que se encuentran dentro del embalse.

- Dejar transcurrir un minimo de 30 minutos entre el paso anterior y la toma

de muestra.

- Tomar la muestra en un envase de vidrio de boca ancha.

- Enviar la muestra al laboratorio lo mas pronto posible, con tiempo limite de

72 horas.

34

Toma de muestra para el analisis bactereologico:

- Utilizar frascos de vidrio esterilizados proporcionados por el laboratorio.

- Si el agua de la muestra contiene cloro, solicitar un frasco para este

proposito.

- Durante el muestreo, sujetar el frasco por el fondo, no tocar el cuello ni la

tapa.

- Llenar el frasco sin enjuagarlo, dejando un espacio de un tercio (1 13) de

aire.

- Tapar y colocar el capuchon de papel.

- Etiquetar con claridad los datos del remitente, localidad, nombre de la

fuente, punto de muestreo, el nombre el muestreador y la fecha de

muestreo.

- Enviar la muestra al laboratorio a la brevedad posible de acuerdo a las

siguientes condiciones:

1 a 6 horas sin refrigeracion.

6 a 30 horas con refrigeracion.

En los Cuadros 3.1,3.2 y 3.3 se presentan los rangos tolerables para las

caracteristicas fisico-quimicos del agua y en el Cuadro 3.4 se indican los

requisitos bactereologicos; de acuerdo a las Normas de la Organizacion

Mundial de la Salud (OMS). Estos valores son los mismos que establece el

Ministerio de Salud

35

36

37

2.8. ASPECTOS LEGALES.

La fuente de agua seleccionada puede estar ubicada en la propiedad de una

persona o pertenecer a otro pueblo siendo necesario resolver los derechos del

agua. A pesar de no ser responsabilidad del investigador, es importante

asegurarse que las disputas se resuelvan satisfactoriamente.

El Ministerio de Salud exige para aprobar los proyectos un certificado de la

comunidad o de las personas afectadas como una constancia de que la fuente

no tiene problema legal.

2.9. TIPOS DE CAPTACION

Para realizar la captación del agua en esta parte del proyecto en la que se

opto por una fuente de agua de tipo subterránea debido a que es la más

conveniente en la zona y la más accesible para obtener el caudal que

necesitamos para lo cual tuvimos que realizar una perforación

2.10. POZOS PARA ABASTECIMIENTO DE AGUA

Un pozo para abastecimiento de agua es un hueco profundizado en la tierra

para interceptar acuíferos o mantos de aguas subterráneas.

Tipos

Pozo excavado

Pozo taladrado

38

Pozo a chorro

Pozo clavado

Pozo perforado

Para la captación de agua para nuestra población vamos a realizar un pozo

perforado:

2.10.1. POZO PERFORADO

La excavación se hace mediante sistemas de percusión o rotación. El material

cortado se extrae del hueco con un achicador, mediante presión hidráulica, o

con alguna herramienta hueca de perforar, etc.

PERFORACIÓN POR PERCUSIÓN

El método se basa en la caída libre de un peso en sucesión de golpes rítmicos

dados contra el fondo del pozo.

Las partes típicas de un equipo motorizado de perforación a percusión son:

Tren de rodaje

Estos equipos vienen generalmente montados sobre un chasis de acero sobre

cuatro ruedas con neumáticos, pero también las hay motadas sobre un camión.

Bastidor

Es una caja de ángulos de acero y brazos articulados en donde se ubican las

piezas vitales de la perforadora y soporta además a la torre.

Mástil o Torre

39

Generalmente son de tipo telescópica y viene en dos tramos de 36 pies cuando

esta extendida y 22 pies cuando está recogida, con sus respectivos dispositivos

de extensión. El largo de la torre está en función con la sarta de perforación.

Tiro de remolque

Es el mecanismo que va unido al tren de rodaje de la perforadora.

Motor

Para poder accionar todo el equipo de perforación se necesita un motor ya sea

a combustión interna o con energía eléctrica como en el caso de algunos

equipos soviéticos

2.11. CONDUCCION POR BOMBEO.

Como nuestro fuente de agua se encuentra en un nivel inferior al lugar de

consumo, se tendrá la alternativa de bombeo para elevar el nivel de agua

mediante la línea de impulsión hasta llegar al tanque elevado, para luego por

gravedad distribuirlo a la población

Las partes son:

Hs: altura de succion

Hi: altura de impulsión

Hf: perdida de carga

H estatica: Hsuccion + Himpulsion

Hdinamica = Hestatica + Hf (perdidad de carga)

Hf =Hf succion +Hf impulsión

40

La altura de succion no podrá ser mayor a la altura de la presión atmosferica

menos la suma de las perdidas de carga.

La succion estara constituida por una canastilla , una valvula de pie luego la

línea codo de 90º y la reducción de entrada a la bomba , de la bomba sale

con una reducción , una valvula chek , una unión flexible , una valvula de

compuerta y luego la línea de impulsión hasta el tanque elevado . la altura

entre eje de bomba y el nivel de agua como se indico será menos a la

presión atmosférica de lugar , pues esta presión menora la diferencia de

alturas y las perdidas de carga en el tubo de succion donde es despreciable

al perdida de carga en los accesorio , al empezar el bombeo en esta tubería

debería estar llena de agua y si no hay que llenarlo desde la parte superior

que cuente con un orificio ( se ceba la bomba ) si bombeamos con la tubería

vacia se puede cavitar la bomba toda ves que el vacio hara que le agua se

descomponga en iones H+ y OH- que se neutralizan con atomos de la bomba.

Luego tenemos la bomba accionada por sus respectivo motor y estará

protegido en una caseta llamada caseta de bombeo. En ella se inicia con una

reducción luego con una valvula chek , una unión flexible u luego una valvula

de compuerta y la línea con los accesorios que requiera, que son pocos hasta

el reservorio . se calculara el diámetro con las formulas respectivas pero se

despreciara la perdida de carga en accesorio , solo se considerar la perdida

de carga por friccion . la diferencia de alturas entre la bomba y el ingreso al

reservorio nos estará dando la potencia de la bomba . si empezamos a

bombear llevaremos el liquido al reservorio . si dejamos de bombear el liquido

que no llega al reservorio tratara de regresar y podría hacer girar la bomba en

41

sentido contrario al que trabaja y se rompería ; entonces la valvula check se

cierra se cierra automáticamente para que no ocurra ello ; pero si esta valvula

falla , tenemos la valvula de compuerta que la cerraremos manualmente .

si la valvula chek se cierra rapidamente las ondas que vienen del reservorio

retrocederán con fuerza y podrían producirse el golpe de ariete por lo que la

valvula chek a usarse será la de cierre lento.

2.12. CAUDAL DE BOMBEO

El caudal de bombeo de una línea de impulsión será el correspondiente al

caudal máximo diario , lógicamente teniendo en cuenta el periodo de bombeo.

Qb=Qmax diariox24/N : N=numero de horas de bombeo

Se recomienda que el valor de N no sea mayor de 16 horas (según el RNE )

puesto que las bombas necesitan refrigeración y mantenimiento debiéndose

parar de 6 a 8 horas si son accionadas con motor diesel ; si las bombas

funcionan con energía eléctrica pueden bombear las 24 horas en forma

continua.

42

CALCULO DE LOS DIAMETROS TENTATIVOS POR EL METODO DE

BREESE MODIFICADO PARA SISTEMAS DISCONTINUOS

43

FORMULAS PARA EL CALCULO DE LA LAS PERDIDAS DE CARGA

44

2.13. PARA OBTENER EL DIAMETRO DEFINITIVO DE LA LIENA DE

IMPULSION REALIZAMOS EL ANALISIS DE SENSIBILIDAD ECONOMICA

Dentro de este cuadro comparamos los valores de cada ítem para los tipos de

tuberia a analizar y escogemos el que nos da menor costo y buscaremos una

bomba de impulsion para esas caracteristicas tales como :

La eficiencia

La presión de bombeo

Caudal de bombeo

Altura dinámica total (HDT)

Y el diámetro de la tubería de succion será la inmediata superior a la de

impulsion

45

IMAGEN DEL SISTEMAS DE SUCCION E IMPULSIÓN DEL

PROYECTO

46

2.14. RESERVORIOS DE ALMACENAMIENTO.

Para garantizar el funcionamiento hidráulico del sistema y el, mantenimiento

de un servicio eficiente, en función a las necesidades de agua proyectadas y el

rendimiento admisible de la fuente.

Nuestro sistema de abastecimiento de agua potable requerirá de un reservorio

para poder distribuir las presiones adecuadas a cada lote con las presiones

mínimas que se reglamentan la altura que va tener el fuste va estar en

función de las presiones mínimas que se requiere y la topografía de la zona

para lo cual se especifican consideraciones básicas que permiten definir

metodológicamente el diseño hidráulico y además se muestra un ejemplo de

cálculo estructural de nuestro reservorio de almacenamiento típico para nuestra

población.

2.15. CONSIDERACIONES BASICAS

Los aspectos más importantes a considerarse para el diseño son la

Capacidad, ubicación y tipo de reservorio:

A) CAPACIDAD DEL RESERVORIO

Para determinar la capacidad del reservorio, es necesario considerar la

compensación de las variaciones horarias, emergencia para incendios,

47

previsión de reservas para cubrir daños e interrupciones en la línea de

conducción y que el reservorio funcione como parte del sistema.

Para el cálculo de la capacidad del reservorio, se considera la compensación

de variaciones horarias de consumo y los eventuales desperfectos en la línea

de conducción. El reservorio debe permitir que la máxima demanda diaria

(MDD) que se produce en el consumo sea satisfecha a cabalidad, al igual que

cualquier variación en el consumo registrada en las 24 horas del día. Ante la

eventualidad de que en la línea de conducción puedan ocurrir daños que

mantengan una situación de déficit en el suministro de agua mientras se hagan

las reparaciones pertinentes, es aconsejable un volumen adicional que de

oportunidad de restablecer la conducción de agua hasta el reservorio.

Volumen de regulación=(18-25%)MDD

Volumen de emergencia=(7-10%)VOL regulación

Volumen de incendio= depende del tamaño de la población

B) TIPOS DE RESERVORIOS

Los reservorios de almacenamiento pueden ser:

elevados,

48

apoyados

enterrados.

Los elevados: que generalmente tienen forma esférica, cilíndrica y de

paralelepípedo, son construidos sobre torres, columnas, pilotes etc.;

Los apoyados: que principalmente tienen forma rectangular y circular, son

construidos directamente sobre la superficie del suelo;

Los enterrados: de forma rectangular, son construidos por debajo de la

superficie del suelo

para nuestro proyecto optamos por el diseño de una tanque elevado con una

altura de fuste aproximado de 8 m para poder tener la altura estática que me

permita tener presiones mínimas y también no excediendo mas de los debido

ya que puede producir presiones muy grandes que pueda romper las tuberías

de distribución por lo cual las presiones máximas no deben exceder de 50

maca ni ser menos de 5 m.c.a.

C) UBICACIÓN DEL RESERVORIO:

La ubicación está determinada principalmente por la necesidad y conveniencia

de mantener la presión en la red dentro de los límites de servicio, garantizando

presiones mínimas (5m.c.a) en las viviendas más elevadas y presiones

máximas en las viviendas más bajas (50 maca).

De acuerdo a la ubicación, se alimentan directamente de la captación por

bombeo y alimentan directamente de agua a la población.

49

El reservorio se ubicara lo más cerca posible y a una elevación mayor al centro

poblado.

D) FORMA DEL RESERVORIO

Cilíndricas

Tienen la ventaja estructural que las paredes están sometidas a esfuerzos de

tensión simple, por lo cual requieren menores espesores, pero tienen la

desventaja de costos elevados de encofrado.

Las losas de fondo y tapa, las cuales pueden ser planas o en forma de cúpula,

se articulan a las paredes. Esta es la forma más recomendable para los

reservorios en las zonas rurales como el nuestro presentándose dos casos:

50

- Si la capacidad del reservorio es menor o igual a 50 m3, es recomendable

que la tapa y losa de fondo sean planas.

- Para una capacidad mayor a 50 m3, debido a un mejor comportamiento

estructural, es recomendable que la tapa y la losa sean semiesféricas

2.16. DISEÑO DE LA ESTRUCTURA PORTANTE

Debido a la configuración de los reservorios elevados, un aspecto muy

importante a considerar en el diseño de la estructura portante es la inclusión de

las cargas sísmicas. Dado que la mayor parte del peso del reservorio está

ubicado en la cuba, se puede considerar que la fuerza sísmica actúa sobre el

centro de gravedad de ésta.

Las columnas se diseñan para soportar el peso de la cuba y los esfuerzos

generados por la carga sísmica, la cual se recomienda que siempre sea mayor

que 20% de las cargas verticales. Para su redimensionamiento se puede

asumir que toda la estructura del reservorio es una viga en voladizo. Bajo esta

suposición, las cargas axiales en las columnas se determinan en función a la

distancia del elemento al eje neutro del conjunto, el cual es también su eje de

simetría. El momento de inercia de las columnas respecto al eje neutro

despreciando la inercia propia de las columnas es:

51

ARQUITECTURA

52

RESERVORIO ELEVADO ( CORTE D-D )

53

RESERVORIO ELEVADO ( CORTE C-C )

RESERVORIO ELEVADO (CORTE B-B).

54

RESERVORIO ELEVADO (CORTE A-A).

2.16.1. Accesorios

Tubería de entrada

El diámetro esta tubería está definido por la línea de impulsión, y deberá estar

provisto de una válvula compuerta de cierre de igual diámetro antes de la

entrada al reservorio.

La distancia entre la generatriz inferior de la tubería de ingreso y la generatriz

superior de la tubería de rebose debe ser mayor a 5 cm.

La zona de entrada se ubica en el nivel superior del reservorio, sobre el nivel

máximo del agua; es recomendable adosar el tubo de entrada a un pilar y

terminarle con un codo que evite la proyección hacia arriba del líquido.

55

Tubería de paso directo (by-pass)

Se debe considerar el uso de by-pass con el objeto de mantener el servicio

mientras se efectúa el lavado o la reparación del reservorio. La tubería de paso

directo estará provista de una válvula compuerta.

Tubería de salida (ADUCTORA)

El diámetro de la tubería de salida será el correspondiente al diámetro de la

matriz de distribución, debiendo estar provisto de una válvula compuerta de

cierre. La tubería de salida debe ubicarse en la parte baja del reservorio y

deberá estar provista de una canastilla de succión.

Tubería de limpieza

Se deberá ubicar en el fondo del reservorio el cual deberá contar con una

pendiente no menor a 1% hacia la tubería de limpieza. El diámetro de la tubería

de limpieza será diseñado para permitir el vaciado del tanque en tiempo no

mayor a 2 horas. La tubería de limpieza deberá estar provista de una válvula

compuerta y no es recomendable que descargue directamente al alcantarillado

sanitario, por lo cual deben tomarse las previsiones necesarias para evitar

contaminaciones, preferentemente se debe descargar al alcantarillado pluvial.

Tubería de rebose

La tubería de rebose debe ser dimensionada para posibilitar la descarga del

caudal de bombeo que alimenta al reservorio

El diámetro de la tubería de rebose estará determinado por la altura de la

cámara de aire en el reservorio, evitándose presionar la tapa del mismo. En

56

todo caso, es aconsejable que el diámetro de la tubería de rebose no sea

menor que el diámetro de la tubería de llegada. La tubería de rebose se

conectará con descarga libre a la tubería de limpieza y no se proveerá de

válvula de compuerta, permitiendo la descarga en cualquier momento

Ventilación

Los reservorios deben disponer de un sistema de ventilación, con protección

adecuada para impedir la penetración de insectos y pequeños animales. Para

ello es aconsejable la utilización de tubos en “U” invertida, protegidos a la

entrada con rejillas o mallas milimétricas y separadas del techo del reservorio a

no menos de 30 cm. El diámetro mínimo de esta tubería es 2”.

Limitadores de nivel

En los reservorios debe disponerse de un dispositivo limitador de nivel máximo

de agua, destinado a impedir la perdida de agua a través del rebose. Una

alternativa es el empleo de un sistema que interrumpa el suministro de energía

a las bombas cuando el nivel del líquido llegue al límite máximo.

Medidor

Se instala en la tubería de salida con la finalidad de medir los volúmenes de

agua entregados en forma diaria y las variaciones del caudal.

Indicador de nivel

Los reservorios deben ser dotados de un dispositivo indicador de la altura de

agua en el reservorio, el cual no debe ser capaz de deteriorar la calidad del

57

agua. Para este fin se podría emplear el sistema constituido por una boya,

cuerda y regla graduada.

2.17. RED DE DISTRIBUCION

La red de distribución es el conjunto de tuberías de diferentes diámetros,

válvulas, grifos y demás accesorios cuyo origen está en el punto de entrada al

pueblo (final de la línea de aducción) y que se desarrolla por todas las calles de

la población.

Para el diseño de la red de distribución es necesario definir la ubicación

tentativa del reservorio de almacenamiento con la finalidad de suministrar el

agua en cantidad y presión adecuada a todos los puntos de la red. Las

cantidades de agua se han definido en base a las

Dotaciones y en el diseño se contempla las condiciones más desfavorables,

para lo cual se analizaron las variaciones de consumo considerando en el

diseño de la red el consumo máximo horario (Qrnh).

Las presiones deben satisfacer las condiciones máximas y mínimas para las

diferentes situaciones de análisis que puedan ocurrir. En tal sentido, la red

debe mantener presiones de servicio mínimas, que sean capaces de llevar

agua al interior de las viviendas (parte alta del

Pueblo). También en la red deben existir limitaciones de presiones máximas

tales que no provoquen daños en las conexiones y que permitan el servicio sin

mayores inconvenientes de uso (parte baja).

58

En el capítulo se presentan las consideraciones básicas de diseño y tipos de

redes con algunos detalles específicos de cálculo.

2.17. 1. CONSIDERACIONES BASICAS DEL DISEÑO

La red de distribución se debe calcular considerando la velocidad y

presión del agua en las tuberías.

Se recomiendan valores de velocidad mínima de 0.6 m/s y máxima de

3.0 mis. Si se tiene velocidades menores que la mínima, se presentaran

fenómenos de sedimentación; y con velocidades muy altas, se producirá

el deterioro de los accesorios y tuberías.

La presión mínima depende de las necesidades domesticas, y la

máxima influye en el mantenimiento de la red, ya que con presiones

elevadas se originan perdidas por fugas y fuertes golpes de ariete. Las

Normas Generales del Ministerio de Salud, recomiendan que la

Presión mínima de servicio en cualquier parte de la red no sea menor de

5 m. y que la presión estática no exceda de 50 m.

En las Normas del Ministerio de Salud se establece que el diámetro

mínimo a utilizarse en la red, será aquel que satisfaga las condiciones

hidráulicas que garanticen las presiones mínimas de servicio en la red y

su capacidad deberá ser tal que pueda absorber en el futuro la

instalación de conexiones domiciliarias. El diámetro mínimo

recomendado es de 3/4".

59

Las válvulas, según las Normas mencionadas, se deben ubicar para

aislar tramos no mayores de 300 m. o en lugares que garanticen el buen

funcionamiento del sistema y permitan interrupciones para realizar. . Las

ampliaciones y reparaciones en la red.

En base a estas consideraciones se efectúa el diseño hidráulico, de la

red de distribución, siendo la tubería de PVC la más utilizada en los

proyectos de agua potable en zonas rurales. Para el cálculo hidráulico,

las Normas del Ministerio de Salud recomiendan el empleo de las

ecuaciones de Hacen-Williams y Fiar- Whipple.

2.18. TIPOS DE REDES

Según la forma de los circuitos, existen dos tipos de sistemas de distribución: el

sistema abierto o de ramales abiertos y el sistema de circuito cerrado, conocido

como malla, parrilla, etc

2.18.1. SISTEMA CERRADO

Son aquellas redes constituidas por tuberías interconectadas formando mallas.

Este tipo de red es el más conveniente y tratara de lograrse mediante la

interconexión de tuberías, a fin de crear un circuito cerrado que permita un

servicio más eficiente y permanente. En este sistema

Se eliminan los puntos muertos; si se tiene que realizar reparaciones en los

tubos, el área que se queda sin agua se puede reducir a una cuadra,

dependiendo de la ubicación de las válvulas. Otra ventaja es que es mas

60

económico, los tramos son alimentados por ambos extremos consiguiéndose

menores perdidas de carga y por lo tanto menores diámetros; ofrece más

seguridad en caso de incendios, ya que se podría cerrar las válvulas que se

necesiten para llevar el agua hacia el lugar del siniestro.

Para el análisis hidráulico de una red de distribución en un sistema cerrado los

métodos mas utilizados son el de seccionamiento y el de Hardy Cross.

2.18.1.1 CONSIDERACIONES DE SEGURIDAD

Válvulas de seccionamiento

La ubicación y cantidad de válvulas de seccionamiento en una red de

distribución se determinan con la finalidad de poder aislar un tramo o parte de

la red en caso de reparaciones o ampliaciones, manteniendo el servicio en el

resto de esta. Mientras mayor número de válvulas se tengan en la red, menor

será la parte sin servicio en caso de una reparación, pero más costoso el

proyecto. En poblaciones concentradas deben proveerse de una válvula de

ingreso a la red y en los puntos donde exista un ramal de derivación

importante.

Válvulas de purga de lodos

Las válvulas de purga de lodos se ubicaran en los puntos de cotas más bajas

de la red de distribución, en donde se pudieran acumular sedimentos, se

deberán considerar sistemas de purga

61

Válvulas reductoras de presión

Las válvulas reductoras de presión reducen automáticamente la presión aguas

abajo de las mismas, hasta un valor prefijado. En los casos en que no se pueda

acceder a una válvula reductora de presión se puede optar por el uso de una

cámara rompe-presión.

Cámara de válvulas

Todas las válvulas deberán contar con cámara de válvulas para fines de

protección, operación y mantenimiento. Las dimensiones de la cámara deberán

permitir la operación de herramientas y otros dispositivos alojados dentro de la

misma.

Cámaras rompe–presión

En la instalación de una cámara rompe-presión debe preverse de un flotador o

regulador de nivel de aguas para el cierre automático una vez que se encuentre

llena la cámara y para periodos de ausencia de flujo.

Anclajes

Se instalaran anclajes de seguridad (hormigón simple, ciclópeo, etc.) en los

siguientes casos:

- En tuberías expuestas a la intemperie que requieran estar apoyadas en

soportes o adosadas a formaciones naturales de roca.

- En los cambios de dirección tanto horizontales como verticales de tramos

enterrados o expuestos, siempre que el cálculo estructural lo justifique.

62

- En tuberías colocadas en pendiente mayores a 60 grados respecto a la

horizontal.

Los anclajes más comunes son para curvas horizontales y verticales, tees y

terminaciones de tubería.

Cámara distribuidora de caudales

La función de una caja divisora de flujo por gravedad, es dividir el flujo en dos o

más partes, destinados a diferentes usos o reservorios de almacenamiento. La

caja divisora de flujo podrá emplearse en los siguientes casos:

- Cuando el proyecto considere más de un reservorio de almacenamiento, ya

sea por grandes distancias, por diferencias de nivel o diferentes comunidades.

- Cuando existan diferentes usos del agua (consumo humano, riego, pecuaria).

Las ventajas de la caja divisora de flujo son: uso racional y equitativo del agua,

disminución de costos de aducción y menor número de cámaras rompe–

presión (cuando estas son requeridas).

63

PLANO DE LOTIZACION

CALCULO DE LAS PRESIONES CON EL PROGRAMA WATER CAD V8

64

CAPITULO III

3.0.CÁLCULOS DE LOS ELEMENTOS ESTRUCTURALES

ASENTAMIENTO HUMANO MARIANO IGNACIO PRADO - VENTANILLA

Dinamica Poblacional

Densidad habitacional 4.7 hab/lote

Dotacion (ps) 150 lt-hab/dia

Dotacion (pns) 30 lt-hab/dia

K1 1.6

K2 2.6

r 1.3%

t 18 años

N° lotes= 449 Hab

Pt actual= 2111 Hab

Poblacion del 2011 P2011 = 2111Poblacion pequeña

Proyeccion del poblado en 15 años

Poblacion proyectada Pactual2029 = =Pactual2011(1+r*t) 2605 Hab

Poblacion Total proyectada = 2605 Hab

Poblacion de Diseño = 2605 Hab

65

Poblacion servida (90% Pt) 2345 Hab

Poblacion no servida (10% Pt) 261 Hab

Dot Ps 351675 lt

Dot Pns 7815 lt

359490 Lt

Parametros de Diseño

Qprom= 4.16 lt/seg =(Dot Ps + Dot Pns)/86400

Qmd= 6.66 lt/seg =Qprom*K1

Qmh= 10.82 lt/seg =Qprom*K2

Qmm= 17.31 lt/seg =Qprom*K1*K2

66

DISEÑO DEL VOLUMEN DE LA CUBA DEL TANQUE ELEVADO

VOL de la cuba = Vol reg+ Vol inc + Vol emerg

MDD= Dot*Ps*K1 562.680 lt/seg

Vol reg = 18%*MDD 101.2824

m3/dia

Vemerg = 7%*Vol reg 7.089768

m3/dia

V inc = 0 m3/dia

Vol reservorio = 108.37 m3/dia

Altura de la lamina deagua h= 3 mDiametro D= 6.78 m

DIMENSIONAMIENTO DEL VOLUMEN DE LA CUBA

67

POSIBLE UBICACIÓN DEL TANQUE ELEVADO EN MEDIO DE LA POBLACION

68

CARACTERISTICAS DEL TANQUE ELEVADO:

POR SU UBICACIÓN elevado

POR SU MATERIAL Concreto armado

POR SU GEOMETRIA Circular

POR SU CLASIFICA. Reservorio elevado

MODELACION CON EL PROGRAMA SAP 2000

69

ESQUEMA DE L SISTEMA DE IMPULSCIO N Y SUCCION

DISEÑO DEL SISTEMA DE IMPULSION

70

Ht = Hi + Hs = 44

Vol reservorio = 108.37 m3Qd = Q md = 6.66 lt/s

Tb = V = 108 = 4.52 = 8.00 HrsQ 6.66

Do=1.3*n^(1/4)*Qd(1/2)

n = tb = 8.00 = 0.33324 24

Qb = Qd*24/Tb = 0.01997167 m3/s = 19.9717 lt/s=1198 lt/min

Do = 0.13959511 m = 5.50 " = 6 "

Diámetro tentativo = 6”

Para calcular el diámetro de la tubería de impulsión , será analizar el

diametro inmediato superior y el diámetro inmediato inferior de la l diámetro

tentativo

Do-1=4”

Do=6”

Do+1=8”

CALCULO DE LAS PERDIDAS DE FRICCION Y LOCALES PARA CADA TUBERIA

71

PERDIDAS LOCALISADAS

S → Qb = 0.2785*C*^2.63*S^0.54 C = 150 Qb = 0.019971667 m3/s 4 " 0.1016 → S = 0.048721136 6 " 0.1524 → S = 0.006762196 8 " 0.2032 → S = 0.001665673

 PERDIDAS POR FRICCION

V → Qb = V * A → V = Q 4*Qb A ^ 4 " 0.1016 → V = 2.463411767 6 " 0.1524 → V = 1.094849674 8 " 0.2032 → V = 0.615852942

Costo Unitario bomba = 13000

HP = 25

72

Hhf=S∗L

hfl=V 2∗KL12∗g

como bemo la tuberia con menor costo es el de 4” por lo cual se convierte en

nuestro diametro definitivo y el de succion es el inmediato superior

diametro de succion =6”

diametro de impulsion=4”

DISEÑO DE LA LINEA DE ADUCCION

Sg = 1.666667 m/m Qd = 0.2785*C*^2.63*S^0.54Qmh= 10.82 m3/s D 0.03896354 = 1.533997671 2" = 3"

Sr = 0.06355162

Qmcc = 10.8179861 m3/s

73

CALCULO DE LAS PRESIONES CON LA AYUDA DEL WATER CAD

74

EL SISTEMA DE DISTRIBUCION CERRADA

75

Anexo de fotos

76

77

CONCLUCIONES

La ubicación de la población es muy crítica para la viabilidad de las

diferentes alternativas de solución.

La solución ha cumplido con los requisitos mínimos para la distribución

de agua a las viviendas del asentamiento humano.

Se realizó un análisis de Sensibilidad Económica para determinar los

diámetros de las tuberías del reservorio, siendo este resultado técnico,

económico y rentable.

Para poder realizar un verdadero proyecto de abastecimiento de agua la

verdadera y única fuente de agua son las de tipo subterránea ya que

son las mas numerosas

78

RECOMENDACIONES

1. cuando se realice la ejecucion de la obra , aplicar estrictamente las

especificaciones contenidas en los planos, para garantizar la calidad y el

buen funcionamiento del sistema de abastecimiento de agua potable

2. Proteger las obras de captación y tanque de distribución del sistema de

agua potable, a través de la construcción de muros perimetrales alrededor de

ellas, para garantizar la seguridad y continuidad del agua

que circule dentro de las mismas. Los pasos aéreos, deben ser

protegidos, con el fin de evitar que las personas los utilicen para transportarse

de un lado a otro.

3. Una vez finalizada la construcción de las instalaciones, se brinde el

mantenimiento correspondiente, con el objeto de obtener obras

duraderas y en buen estado en todo tiempo.

79

BIBLIOGRAFIA

DISEÑO DE AGUA PORTABLE POR GRAVEDAD

Roger Aguero Pittman

MANUAL DE PERFORACIÓN MANUAL DE POZOS Y EQUIPAMIENTO

CON BOMBAS MANUALES

SIMON AROCHA, R "Abastecimiento de Agua"

DISEÑO DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE Y

EDIFICACIÓN ESCOLAR PARA LA COMUNIDAD

SANTO DOMINGO PEÑA BLANCA, SIQUINALÁ, ESCUINTLA” Severo

Constantino Zamora Jolon.

Mérida Morales Geler Kennyn . Diseño de: Introducción de agua potable al

caserío El Limonar y centro recreativo de la cabecera municipalde

Aguacatán, Huehuetenango. Tesis de Ingeniero Civil. Guatemala,

Universidad de San Carlos

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