FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS CARRERA DE...

FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS

CARRERA DE INGENIERIA CIVIL

TRABAJO DE TITULACION PREVIO A

LA OBTENCION DEL TITULO DE

INGENIERO CIVIL

GENERALES DE INGENIERIA

DIAGNOSTICO ACTUAL DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO

SANITARIO Y SISTEMA PLUVIAL DE LA FACULTAD DE CIENCIAS,

MATEMATICAS Y FISICAS DE LA UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL.

AUTOR: JENNIFER LISSETTE CASTRO ZAMBRANO

TUTOR: ING. ARMANDO SALTOS SANCHEZ MSc.

GUAYAQUIL, SEPTIEMBRE 2019

ii

Agradecimiento

Le agradezco a Dios, a mis padres por guiarme siempre en esta etapa de mi vida,

a mi esposo Glen Edgar Ruano por compartir y apoyarme en todo el tiempo que

duro mi carrera mis agradecimientos infinitos, a mis familiares por brindarme

consejos sabios lo cual me ha permitido salir adelante y no decaer ante cualquier

adversidad que se me presentó a lo largo de este proceso de formación profesional.

A mi esposo por ayudarme económicamente en este ciclo de estudio en el que he

estado durante los últimos 5 años y por estar siempre en constante colaboración.

A los docentes de la facultad quienes a lo largo de todo este tiempo impartieron

sus enseñanzas y colaboraron en mi aprendizaje, y en especial al Ing. Armando

Saltos Sánchez por darme la oportunidad de difundir el proyecto de Investigación

FCI y por sus conocimientos y aportaciones para culminar este trabajo.

iii

Dedicatoria

Dedico con mucha entrega este trabajo de Tesis a Dios por darme salud y

bendición para alcanzar mis metas como persona y ahora como profesional, con

mucha humildad le agradezco por haberme permitido llegar a este momento mágico

que llenara mi corazón de mucha felicidad una vez cumplida.

A los docentes de la facultad por compartirme sus conocimientos y formarme

profesionalmente.

Al ing. Armando Saltos Sánchez Msc. Por compartir conmigo su proyecto FCI y

así difundir su investigación espero haberle cumplido con el objetivo.

A mis padres por haberme guiado por este difícil camino y por brindarme su

apoyo incondicional, por enseñarme valores como el respeto hacia el prójimo y así

permitirme seguir adelante a lo largo de mi carrera.

A mi esposo Glen Ruano y su familia que forman parte de mí día a día que con

sus problemas tuvieron ese corazón maravilloso y apoyarme en toda la carrera.

Así culmino esta etapa de mis estudios de Pre-grado, lo cual me siento muy

motivada y Dios mediante a seguir con mi crecimiento como profesional, para un

futuro no muy lejano pueda difundir mis conocimientos.

iv

Declaración Expresa

Articulo XI.- del Reglamento Interno de Graduación de la Facultad de Ciencias

Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil.

La responsabilidad de los hechos, ideas y doctrinas expuestas en este Trabajo de

Titulación corresponden exclusivamente al Autor y al Patrimonio Intelectual de la

Universidad de Guayaquil.

_____________________________

JENNIFER LISSETTE CASTRO ZAMBRANO

C. I. 0930406962

v

Tribunal de Graduación

____________________ ____________________

Ing. Fausto Cabrera Montes, M. Sc. Ing. Armando Saltos Sánchez, M. Sc.

DECANO TUTOR

___________________________ __________________________

VOCAL VOCAL

viii

INDICE DE GENERAL

Capítulo I

Aspectos Generales

1.1 Introducción ................................................................................................. 1

1.2 Justificación ................................................................................................. 2

1.3 Objetivos. ..................................................................................................... 2

1.2.1 Objetivo General. ..................................................................................... 2

1.2.2 Objetivos Específicos. .............................................................................. 2

1.3 Descripción de la Situación Actual del Área de Intervención. ..................... 3

1.4 Planteamiento del Problema ....................................................................... 4

1.5 Delimitaciones ............................................................................................. 5

Capítulo II

Marco Teórico

2.1 Normativa Ambiental ................................................................................ 6

2.2.1 Marco Conceptual .................................................................................... 7

Clasificación .......................................................................................................... 7

2.2.2 Alcantarillado Sanitario. ........................................................................ 7

2.2.3 Alcantarillado Pluvial. ............................................................................ 8

2.2.4 Alcantarillado Separado. ....................................................................... 8

2.2.5 Alcantarillado Combinado. .................................................................... 8

2.2.6 Alcantarillado Mixto. .............................................................................. 8

2.2.7 Bases para el diseño y Cálculo ................................................................ 9

2.2.7.1 Topografía. ........................................................................................ 9

2.2.7.2 Periodo de diseño .............................................................................. 9

2.2.7.3 Coeficiente de retorno (Cr) .............................................................. 10

2.2.7.4 Población de Diseño. ....................................................................... 10

2.2.1.1.1 Proyección aritmética. ................................................................... 10

ix

2.2.1.1.2 Proyección geométrica o Exponencial. ......................................... 11

2.2.1.1.3 Proyección logarítmica. ................................................................. 12

2.2.1.2 Áreas tributarias. .............................................................................. 12

2.2.1.3 Dotaciones Establecimientos Universitarios. .................................. 13

2.2.1.4 Caudal de aguas residuales. ........................................................... 13

2.2.1.4.1 Caudal de aguas residuales domesticas (Qdom) ......................... 14

2.2.1.4.2 Caudal de aguas residuales industriales (qind) ............................ 14

2.2.1.4.3 Caudal de aguas residuales comerciales (qcom). ........................ 15

2.2.1.4.4 Caudal de aguas residuales institucionales (qinst). ...................... 15

2.2.1.4.5 Caudal medio diario de aguas residuales. .................................... 15

2.2.1.4.6 Caudal máximo horario de aguas residuales. ............................... 16

2.2.1.4.7 Caudal de Infiltración (Qinf). .......................................................... 16

2.2.1.4.8 Caudal de conexiones erradas o ilícitas (Qce). ............................. 16

2.2.7.4.1 Caudal de diseño. ......................................................................... 17

2.2.2 Hidráulica del sistema de alcantarillado. ................................................ 17

2.2.2.1 Diámetro teórico de tubería. ............................................................ 17

2.2.3 Restricciones para el diseño de alcantarillado. ..................................... 17

2.2.3.1 Capacidad Hidráulica. ......................................................................... 18

2.2.3.2 Auto limpieza....................................................................................... 18

2.2.3.3 Velocidad mínima aguas residuales. .................................................. 18

2.2.3.4 Velocidad máxima aguas residuales. ................................................. 18

2.2.3.5 Relación altura del agua-diámetro interno de la tubería. ................... 19

2.2.3.6 Pendientes de la red. .......................................................................... 20

2.2.3.7 Localización de la red. ........................................................................ 21

2.2.3.8 Diámetro mínimo de aguas residuales. .............................................. 21

2.2.4 Pozos y cajas de revisión ....................................................................... 22

2.2.4.1 Pozos de revisión. ............................................................................... 22

2.2.4.2 Cajas de Acera o cajas de revisión. ................................................... 22

Alcantarillado Pluvial........................................................................................... 23

Componente de captación ............................................................................ 23

Componente de Conducción ........................................................................ 23

Componente de Inspección y conexión de colectores. (Normas Ras ......... 23

2.2.1.1 Componente de captación. ................................................................. 23

Cubiertas de viviendas y edificios ................................................................. 24

Calles ............................................................................................................ 24

x

Parques de cemento, etc. ............................................................................. 24

2.2.1.1.1 Sumideros. ..................................................................................... 24

2.2.4.3 Estructuras de conducción.................................................................. 26

2.2.5 Consideraciones básicas de diseño y cálculo. ...................................... 26

2.2.1.1 Topografía Diseño Pluvial. .................................................................. 26

2.2.5.1 Caudales de diseño AA.LL. ................................................................ 27

Método del Hidrograma unitario ................................................................... 27

Método estadístico ........................................................................................ 27

Método Racional ........................................................................................... 27

2.2.5.2 Coeficiente de escurrimiento. ............................................................. 27

2.2.5.3 Intensidad de la lluvia. ........................................................................ 28

2.2.5.4 Duración de la lluvia. ........................................................................... 28

2.2.5.5 Frecuencia de la lluvia. ....................................................................... 29

2.2.5.6 Diámetro teórico de tubería en sistema AA.LL. .................................. 30

2.2.6 Recomendaciones para el diseño de alcantarillado. ............................. 30

2.2.1.1 Velocidad mínima AA.LL. .................................................................... 31

2.2.6.1 Velocidad máxima. .............................................................................. 31

2.2.6.2 Diámetro mínimo en aguas lluvias. ..................................................... 31

Capítulo III

Metodología Empleada

3.1 Introducción ............................................................................................ 32

3.2 Bases de Evaluación e Interpretación de los resultados. ...................... 32

3.3 Investigación de Campo ......................................................................... 36

Trabajos Topográficos ........................................................................................ 36

3.4 Concepción Técnica y Evaluación. ....................................................... 38

3.4.1 Revisión de Cajas de Acera. .................................................................. 38

Sector de la Biblioteca ..................................................................................... 38

Sector del laboratorio de Física ...................................................................... 39

xi

Capítulo IV

Resultados Obtenidos

4.1 Introducción ............................................................................................ 40

4.2 Resultados para el diseño de los sumideros. ........................................ 40

4.2.1 Datos Previos ...................................................................................... 45

4.2.1.2 Caudal de Diseño ............................................................................ 46

4.2.1.3 Área Equiválete de una Tubería Circular a una Sección ................ 47

4.2.2 Calculo Tipo Para el Diseño de Alcantarillado Sanitario .................... 49

Descripción ......................................................................................................... 49

4.2.3 Datos Previos ...................................................................................... 49

4.2.4 Presupuesto de Obra .......................................................................... 51

Capítulo V

Conclusiones y Recomendaciones

5.1 Conclusiones ............................................................................................. 52

5.2 Recomendaciones ..................................................................................... 52

Bibliografía

Anexos

xii

Índice de Ilustraciones

Ilustración 1: Ubicación Geográfica de la Facultad Ciencias Matemáticas .......... 3

Ilustración 2: Facultad Ciencias Matemáticas y Físicas Diseño en 3D ................. 3

Ilustración 3: Caja de AASS rebosada .................................................................. 5

Ilustración 4: Esquema de una caja de revisión en 2D y 3D. .............................. 23

Ilustración 5: Sumidero de ventana con depresión y sin depresión, ................... 24

Ilustración 6: Foto real de un sumidero de ventana ............................................ 25

Ilustración 7: Detalles de alcantarilla proyecto real, ubicado en la isla Puna. .... 25

Ilustración 8: Foto real de un sumidero de cuneta .............................................. 26

Ilustración 9: Diseño de la Facultad en 3D y Facultades colindante. .................. 33

Ilustración 10: Diseño en 3D del canal proyectado ............................................. 34

Ilustración 11: Diseño en 3D de canal de Hormigón ........................................... 35

Ilustración 12: Caja de AA.SS rebosada área de laboratorio .............................. 41

Ilustración 13: Caja de AASS rebosada área de laboratorio ............................... 41

Ilustración 14: Diseño de un canal de aguas lluvias ver anexo ........................... 42

Ilustración 15: Diseño en tiempo real como queda proyectada. ......................... 43

Ilustración 16: Se proyectan canalones en el techado ........................................ 44

Ilustración 17: Proyección de una estructura de captación ................................. 44

Ilustración 18: TRAMO 1 – 2; Longitud de Tubería es de 150 m ........................ 48

xiii

Índice de Tablas

Tabla 1: Coordenadas UTM .................................................................................... 4

Tabla 2: Población estudiantil basado en la matriculación, personal docente ..... 12

Tabla 3: Dotaciones de agua potable ................................................................... 13

Tabla 4: Velocidades máximas a tubo lleno y coeficientes de rugosidad ............ 19

Tabla 5: Relaciones Hidráulicas ............................................................................ 19

Tabla 6: Pendientes de la red ............................................................................... 21

Tabla 7: Diámetros recomendados de pozos de revisión ..................................... 22

Tabla 8: Valores del coeficiente de escurrimiento ................................................ 28

Tabla 9: Valores de C para diversos tipos de superficies ..................................... 28

Tabla 10: Frecuencia de diseño en tuberías de alcantarillado pluvial. ................. 30

Tabla 11: Velocidades máximas a tubo lleno y coeficientes de rugosidad .......... 31

Tabla 12: Datos del levantamiento Topográfico realizado. ................................... 36

Tabla 13: Nivelación sector laboratorio de física (datos obtenido cada 2 m ........ 37

Tabla 14: Nivelación sector Facultad de Administración ...................................... 38

xiv

RESUMEN

El diagnostico actual de los sistemas de alcantarillado sanitario y pluvial se realizó

basado en el proyecto de investigación FCI lo cual su objetivo es dar a conocer los

problemas del alcantarillado sanitario en cuanto a la evacuación de las aguas

residuales y alcantarillado pluvial para su respectiva captación, conducción,

evacuación de las misma, su operatividad del sistema.

Además se realizó las inspecciones físicas y se determinó el número de aparatos

sanitarios existentes no abasteces las necesidades motivo del crecimiento actual de

población estudiantil, Se realizó las inspecciones y se contabilizaron el número de

cajas de descarga de aguas servidas y de aguas lluvias.

La presente investigación fue determinar la situación actual de los sistemas

sanitarios y los problemas de las inundaciones, en función de los resultados

proponer mejoras para cada sistema a corto y largo plazo.

Esta investigación fue motivada para dar a conocer las soluciones posibles y evitar

los continuos olores existentes en baños de la facultad debido que el sistema esta

interconectado; La finalidad de esta tesis es mostrar las soluciones y así

independizar los sistemas de alcantarillado, así su capacidad de funcionamiento sea

óptimo para su pronta construcción.

En definitiva, se encontró las soluciones del sistema y se lo detalla a continuación.

Además es importante considerar la ampliación futura de inodoros para satisfacer

la nueva demanda de la población universitaria.

PALABRAS CLAVES: ALCANTARILLADO – APARATO SANITARIO –

CAPTACION– SUMIDEROS - INVESTIGACION.

xv

ABSTRACT

The current diagnosis of sanitary and storm sewer systems was made based on the

FCI research project, which aims to raise awareness of sanitary sewer problems in

terms of wastewater evacuation and storm sewer for their respective collection,

conduction, evacuation of the same, its operability of the system.

In addition, the physical inspections were carried out and the number of existing

sanitary devices was determined that do not meet the needs that are the reason for

the current growth of the student population. The inspections were carried out and

the number of wastewater and rainwater discharge boxes was counted.

The present investigation was to determine the current situation of health systems

and flood problems, based on the results, propose improvements for each system in

the short and long term.

This investigation was motivated to publicize the possible solutions and avoid the

continuous odors existing in faculty bathrooms because the system is

interconnected; The purpose of this thesis is to show the solutions and thus make

sewage systems independent, so that their operating capacity is optimal for their

early construction.

In short, the system solutions were found and detailed below.

It is also important to consider the future expansion of toilets to meet the new

demand of the university population.

KEYWORDS: SEWER - SANITARY APPLIANCE - CAPTATION– SUMIDEROS -

INVESTIGACION.

1

Capítulo I

Aspectos Generales

1.1 Introducción

La edificación de la Facultad de Ciencias, Matemáticas y Físicas se inauguró el

18 de Mayo de 1952, tienes aproximadamente 66 años de construcción.

Los sistemas de evacuación de aguas residuales de la Facultad descargan

directamente a la red principal y estas a su vez a un colector y cámara instalado en

el lado del estero salado. (Ver plano general UG). (Saltos,A, Rojas,J,

Villa,A)(JOURNAL OF SCIENCE AND RESEARCH: REVISTA CIENCIA E

INVESTIGACION, E-ISSN: 2528-8083, VOL. 3, NO. ICCE 2018, PP. 16-27)

La presente investigación parte del proyecto FCI tiene como finalidad dar a

conocer los problemas de evacuación de aguas residuales y evacuación de aguas

lluvias.

La idea esencial de esta investigación es difundir si los sistemas de alcantarillado

sanitario; pluvial son suficientes y se cumple con la calidad de servicio de

abastecimiento de estos en la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas.

El presente trabajo es diagnosticar la operatividad del sistema, y finalizarlo dando

a conocer las soluciones posibles y el reacondicionamiento de las redes de

alcantarillado y soluciones de evacuación de aguas lluvias. (Saltos,A, Rojas,J,

Villa,A, 2018)

La investigación fue motivada para dar a conocer las soluciones posibles y evitar

los continuos olores existentes en baños de la facultad y la falta de unidades de

baños ante la creciente población de estudiantes y docentes.

En definitiva, con esta evaluación en la facultad estamos evidenciando la

problemática actual y como deberíamos implementarla en otras facultades.

2

1.2 Justificación

Este proyecto se justifica dado de que existe muchas edificaciones universitarias

que ya cumplieron su vida útil, pero siguen dando servicio al ente universitario razón

por la cual se la debe implementar y mejorar ya que es todavía funcional.

1.3 Objetivos.

1.2.1 Objetivo General.

Se Parte de la evaluación y se está confirmando con la presente tesis los

problemas encontrados de saneamiento y evacuación de aguas lluvias, difundir las

soluciones.

1.2.2 Objetivos Específicos.

Identificar un plan de evacuación de aguas servidas y aguas lluvias a las

redes del sistema de alcantarillado general de la Universidad de

Guayaquil, liberando ambos sistemas.

Presentar un presupuesto referencial de mano de obras y materiales con

las soluciones encontradas.

Difundir el proyecto FCI que servirá de base para otros proyectos de la

Universidad.

3

1.3 Descripción de la Situación Actual del Área de Intervención del Proyecto.

Ilustración 1: Ubicación Geográfica de la Facultad Ciencias Matemáticas y Físicas

Fuente: (Google Earth, 2019)

La Universidad de Guayaquil es una institución pública localizada en la ciudad

de Guayaquil en la República del Ecuador. Reconocida por su extensión como la

universidad más grande del país y la más antigua de la ciudad, además de tener

seis extensiones universitarias en varias partes del país.

Ilustración 2: Facultad Ciencias Matemáticas y Físicas Diseño en 3D

Elaboración: Jennifer Castro

https://es.wikipedia.org/wiki/Universidad_p%C3%BAblica

https://es.wikipedia.org/wiki/Guayaquil

https://es.wikipedia.org/wiki/Rep%C3%BAblica_del_Ecuador

4

Dirección: Malecón del Salado Ciudadela Salvador Allende, Av. Delta s/n y Av.

Kennedy

Campus: Ciudadela Universitaria "Salvador Allende".

Además cuenta con la información del Área: 0,57705 ha.

Tabla 1: Coordenadas UTM

VERTICE ESTE (X) NORTE (Y)

P01 622671,00 9758698,00

P02 622668,00 9758604,00

P03 622611,00 9758700,00

P04 622606,00 9758605,00 Fuente: (GOOGLE EARTH , 2019)

Sus límites geográficos son los siguientes:

Norte: Frente a la Plazoleta de la Universidad de Guayaquil y la (Facultad de

Jurisprudencia).

Sur: Se encuentra la Facultad de Arquitectura

Este: Cercano de la Facultad de Economía

Oeste: Aledaño del Edificio de Rectorado Académico.

1.4 Planteamiento del Problema

Evaluación técnica de la red de alcantarillado Sanitario y sistema Pluvial sus

respectivas falencias, razón por la cual se elaboró un proyecto de investigación FCI

que está siendo actualmente desarrollado y con la presente tesis se está llegando a

las conclusiones definitiva y la presentación de los productos finales esperado para

el buen desenvolvimiento del proyecto; así mostrar a toda la comunidad

Universitaria este proyecto piloto que va a servir de base para otras Facultades.

Solución y optimización de las condiciones del sistema de alcantarillado Sanitario

y sistema Pluvial, con el fin de mejorar la evacuación de los desechos sólidos y las

https://es.wikipedia.org/wiki/Malec%C3%B3n_del_Salado

https://es.wikipedia.org/wiki/Campus

5

aguas lluvias e identificar adecuaciones dependiendo a las necesidades de la

Facultad.

Se ejecutaron visitas técnicas con el fin de inspeccionar las instalaciones del

sistema de alcantarillado sanitario y pluvial, verificando su estado funcional y

operacional.

Ilustración 3: Caja de AASS rebosada

Fuente: (Saltos,A, Rojas,J, Villa,A, 2018)

Recopilación de información existente.

Medición del grado de satisfacción de los servicios sanitarios mediante

encuestas y técnicas de observación.

1.5 Delimitaciones

Se ha partido de un proyecto de investigación que se está realizando en esta

Facultad en la cual se ha hecho mucho énfasis en la pronta implementación y un

costo de las mencionadas obras que es lo que voy a realizar en la presente

investigación de tesis de grado.

6

Capítulo II

Marco Teórico

2.1 Normativa Ambiental

En el Ecuador existen muchas formas de contaminación de los ríos y acuíferos

que son fuente de captación de aguas para el uso humano. El agua como suministro

una vez utilizada se convierte en un portador de desechos que lleva consigo

sustancias disueltas, suspendidas o emulsionadas y que limitan o impiden su

aplicación en el uso que les dio origen, a menos que reciba un tratamiento y se

reutilice para otros usos.

Generalmente el agua residual contiene varias sustancias que en exceso deben

ser reguladas por alguna normativa ambiental antes de ser descargadas al cuerpo

receptor. El contenido de estas sustancias no debe de exceder los límites

permisibles de la norma.

(Acuerdo Nº 97/A , 2015)

El Plan Nacional para el Buen Vivir 2009-2013 en su Objetivo 4, Nos indica que:

Se debe garantizar los derechos de la naturaleza y promover un ambiente sano y

sustentable.

Política 4.4.- Hace referencia en prevenir, controlar y mitigar la contaminación

ambiental como aporte para el mejoramiento de la calidad de vida, regulando

criterios de preservación, conservación, ahorro y usos sustentables del agua e

implementando normas para controlar y enfrentar la contaminación de los cuerpos

de agua mediante la aplicación de condiciones explícitas para el otorgamiento de las

autorizaciones de uso y aprovechamiento.

7

Basándose en este concepto se nombran a continuación las normas ambientales

aplicadas durante el desarrollo de este trabajo. (Secretaría Nacional de Planificación

y Desarrollo – SENPLADES, 2009)

2.2 Criterios Básicos de Diseño para un Alcantarillado Sanitario

2.2.1 Marco Conceptual

En la actualidad un sistema de alcantarillado debe cumplir los parámetros

estandarizados de cada País.

Está constituido por un conjunto de tuberías enterradas interconectadas entre sí y

otras estructuras destinadas a recolectar, transportar, evacuar de forma rápida y

segura. En la mayoría de los casos los sistemas de alcantarillado bajo condiciones

normales funcionan por gravedad aprovechando la pendiente propia del terreno, sin

embargo en zonas demasiado planas es necesario el uso de sistemas de bombeo.

De no existir estas redes de recolección de agua, se pondrían en grave peligro la

salud de las personas debido al riesgo de enfermedades epidemiológicas y, además

causarían importantes pérdidas materiales. (Lopez Cualla, 2003)

Clasificación

Su clasificación se analiza por el tipo y la forma de generación de aguas que

conducen:

2.2.2 Alcantarillado Sanitario.

Es un sistema que está compuesto por una serie de instalaciones destinadas a la

recolección y transportación de las aguas residuales generadas por cierto sector

poblacional a una planta de Tratamiento. (Normas Ras - Minvivienda, 2016)

8

2.2.3 Alcantarillado Pluvial.

Este sistema está constituido por componentes de captación, conducción y de

inspección, como sumideros, colectores, canales, cunetas donde captan las aguas

producidas por las aguas lluvias, este sistema es muy importante porque evacua el

lavado atmosférico. El concepto de la integralidad del drenaje urbano es transportar

estas aguas lluvias por medio de una red de tuberías hacia un tratamiento preliminar

rigiéndose con los parámetros de cada País asegurando que los vertidos hacia un

cuerpo receptor no se contaminen. (Normas Ras - Minvivienda, 2016)

2.2.4 Alcantarillado Separado.

Está constituido por un sistema de alcantarillado de aguas residuales y sistema

de alcantarillado de aguas lluvias que recolectan y transportan en forma

independientes estas aguas puede ser generados en un sector específico, este

sistema es el más utilizado en nuestro medio por la normativa ecuatoriana.

(SENAGUA, 2014)

2.2.5 Alcantarillado Combinado.

Los sistemas de alcantarillado combinados son aquellos sistemas que recolectan

y transportan las aguas residuales y aguas lluvias por el mismo sistema red de

tuberías, este sistema no es permitido por la normativa Ecuatoriana y el 80%

aproximado de este sistemas instalados han colapsados. (Senagua, 2014)

2.2.6 Alcantarillado Mixto.

Este sistema se combina con los dos sistemas antes mencionados dentro de una

misma área sea urbana o rural es utilizado siempre que la complejidad en el

9

proyecto lo amerite y no permita utilizar los anteriores sistemas de alcantarillado.

(Senagua, 2014)

2.2.7 Bases para el diseño y Cálculo

2.2.7.1 Topografía.

Se caracteriza por un conjunto de recomendaciones y consideraciones

necesarias que se tiene que tener principalmente en cuenta al instante de diseñar

un sistema de alcantarillado sea residual o pluvial, la información obtenida en campo

garantiza el funcionamiento del sistema si es a gravedad o si se utilizan un sistema

de bombeo donde se encontrara la cota más baja y no permita el transporte del

agua. (Senagua, 2014)

2.2.7.2 Periodo de diseño

Como toda obra de ingeniería, un sistema de alcantarillado se proyecta de tal

manera que se permita satisfacer las necesidades de la población.

El periodo de diseño es el tiempo en el cual una obra deberá funcionar en

óptimas condiciones, este se determina de acuerdo con la vida útil de los materiales

y el crecimiento poblacional, tomando en cuenta el desarrollo comercial e industrial

de la zona. Cuando la tasa de crecimiento es baja se puede elegir periodos de

diseño máximos, mientras que si la tasa de crecimiento es alta se opta por periodos

de diseño bajos.

La Norma Ecuatoriana para Diseño de Abastecimiento de Agua Potable,

Sistemas de Disposición de Excretas y Residuos Líquidos en el área Urbana, indica

que las obras civiles de disposición de residuos líquidos se diseñará para un periodo

de 25 a 30 años. (Senagua, 2014)

10

2.2.7.3 Coeficiente de retorno (Cr)

El cálculo de este factor debe basarse en el análisis de la información existente

en las empresas de servicios públicos o en mediciones de campo. Cuando no exista

esta 2 información es recomendable asumir valores entre 0.8 a 0.85.

Se puede optar por el valor del 80%.

2.2.7.4 Población de Diseño.

Este criterio se debe calcular por una población futura se harán las proyecciones de

crecimiento, existen varios métodos para el cálculo como son: Proyección

geométrica o exponencial, aritmética y logarítmica, etc. que permitan establecer

comparaciones que orienten el criterio del proyectista. La población futura se

escogerá finalmente tomando en consideración, aspectos económicos, geopolíticos

y sociales que influyan en los movimientos demográficos.

Para esta investigación se tomó los datos acordes con el uso de suelo establecidas

por la Muy Ilustre Municipalidad de Guayaquil, el uso de suelo nos indica que es

Institucional. (Senagua, Secretaria del Agua, 2005)

2.2.1.1.1 Proyección aritmética.

Podemos calcular la proyección poblacional mediante la siguiente fórmula:

Pf = Puc + r ( Tf –Tuc )

Pf = Puc + r ( Tf –Tuc )

Siendo así, r = Puc−Pci

tuc−tci

Donde:

11

Pf es población futura (hab)

Pci es población del censo inicial (hab)

Puc es población del último censo (hab)

r es la tasa anual de crecimiento (%)

tci es el periodo del censo inicial (años)

tuc es el periodo del último censo (años)

tf es el periodo final (años)

2.2.1.1.2 Proyección geométrica o Exponencial.

La proyección geométrica se caracteriza por tener una velocidad de crecimiento

directamente proporcional al valor de la población en cada instante de tiempo. Su

expresión matemática está dada por las siguientes ecuaciones:

𝑃𝐹 = 𝑃𝑢𝑐(1 + 𝑟)𝑡𝑓 − 𝑡𝑢𝑐

Siendo:

r = 𝑡𝑓 − 𝑡𝑢𝑐 √𝑃𝑢𝑐

𝑃𝑐𝑖− 1

Donde:




r es la tasa anual de crecimiento (%)



tf es el periodo final (años) (Guale Villao, K. M., & Veliz Franco, J. W., 2018)

12

2.2.1.1.3 Proyección logarítmica.

El método logarítmico al igual que el geométrico, se caracteriza por tener una

velocidad de crecimiento directamente proporcional al valor de la población en cada

instante de tiempo, se utilizan las siguientes ecuaciones:

𝑃𝑓 = 𝑃𝑐𝑖 ∗ 𝑒𝑟(𝑡𝑓−𝑡𝑐𝑖)

Siendo:

r = 𝐿𝑛𝑃𝑢𝑐−𝐿𝑛𝑃𝑐𝑖

𝑡𝑢𝑐−𝑡𝑐𝑖

Donde:




r es la tasa anual de crecimiento (%),para este método de be hacer un promedio.



La población utilizada para este proyecto los datos son proporcionados por la

Facultad de Ciencias, matemáticas y físicas del área de secretaria.

Tabla 2: Población estudiantil basado en la matriculación, personal docente, administrativo y de servicio, basado en contratos.

AÑO 2018 2019

POBLACION

Total de estudiantes 2070 2033

Personal docente 78 74

Personal administrativo 43 57

Personal servicio 18 36

Total de población 2209 2200 Fuente: (Saltos,A, Rojas,J, Villa,A, 2018).

2.2.1.2 Áreas tributarias.

Se definen como las divisiones de extensiones que contribuyen con el

escurrimiento de aguas residuales y aguas lluvias. Se generan las áreas tributarias

13

diseñado en un plano topográfico de dicho proyecto y se inicia con el trazado de las

redes. (Senagua, Secretaria del Agua, 2005)

2.2.1.3 Dotaciones Establecimientos Universitarios.

La dotación de agua potable depende del total de la población estudiantil cuya

información la proporciona cada Facultad, se obtiene con el total de estudiantes

matriculados. Dotación para las universidades, 50 L/hab/dia; Con una población de

2209 habitantes. (Nec-Miduvi-Norma Ecuatoriana De La Construccion, 2011)

Tabla 3: Dotaciones de agua potable

Tipo de edificación Unidad Dotación

Internados, hogar de ancianos y niños

L/ocupante/día 200 a 300

Jardines y ornamentación con recirculación

L/m2/día 2 a 8

Mercados L/puesto/día 100 a 500

Oficinas L/perdona/día 50 a 90

Piscinas L/m2(area util)/día 15 a 30

Universidades L/estudiante/día 40 a 60

Zonas.Industriales, agropecuarias y fabricas*

L/s/Ha 1 a 2

Fuente: (Nec-Miduvi-Norma Ecuatoriana De La Construccion, 2011)

2.2.1.4 Caudal de aguas residuales.

El caudal aguas residuales cuya población de un sector aporta a un sistema de

alcantarillado está conformado por los siguientes tipos de aguas residuales:

Domesticas

Industriales

Comerciales

Institucionales

Esta definición se debe basar en información histórica de consumos o patrones

de consumo, se deben realizar mediciones periódicas y evaluaciones regulares.

(Normas Ras - Minvivienda, 2016)

14

2.2.1.4.1 Caudal de aguas residuales domesticas (Qdom)

Las aguas domesticas generadas por este sector, se cuantifica utilizando la

proyección de población y se debe utilizar la siguiente formula ecuación (D.3.3).


𝑄𝑑𝑜𝑚 = (𝐶𝑟∗𝐶∗𝑃

86400) Ecuación # 1

Siendo:

𝒒𝒅𝒐𝒎 es el aporte de aguas domesticas (L/s)

Cr es el coeficiente de retorno 60% en zonas rurales y 80% en zonas urbanas

según las normas vigentes.

C es el consumo neto de agua potable (L/hab/dia)

P es la población (hab)

2.2.1.4.2 Caudal de aguas residuales industriales (qind)

El consumo de las aguas residuales proveniente de las industrias se basa en el

tipo de proceso y tamaño de la industria, los aportes tienen variaciones con el grado

de recirculación del agua y si se le da algún pretratamiento o tratamiento, esto debe

estar bien definido para las condiciones iniciales del proyecto. (Normas Ras -

Minvivienda, 2016)

Si se analiza el caudal residual de una industria pequeña situada en sectores

residenciales o comerciales, se debe citar las siguientes aportaciones:

De 0,4 l/s*ha hasta 1,5 l/s*ha, este rango tiene su variación al tamaño actual, en

lo consiguiente que las hectáreas sean áreas de uso comercial.

15

2.2.1.4.3 Caudal de aguas residuales comerciales (qcom).

“Se define cuyo estudio del diseño se encuentre netamente en una zona

comercial. El caudal de aguas residuales comerciales debe calcularse con los

consumos actuales de los suscriptores comerciales con bases en dichos consumos

diarios por habitante, también se analiza las personas que se encuentran en las

áreas comerciales”. (Normas Ras - Minvivienda, 2016)

2.2.1.4.4 Caudal de aguas residuales institucionales (qinst).

“En esta categoría se encuentran los aportes de instituciones tales como

escuelas, colegios, universidades, centros de salud, hospitales, hoteles u otros

establecimientos que requieran un tratamiento especial.

Existe un rango que se debe tener en cuenta que fluctúa entre 0,4 l/s*ha y 0,5

l/s*ha, que corresponde a las hectáreas de área cuyo uso sea institucional.” (Lopez

Cualla, 2003)

2.2.1.4.5 Caudal medio diario de aguas residuales.

“Se calcula con la sumatoria de las aportaciones unitarias de los procesos sean

estos residuales, industriales, comerciales e institucionales”. (Normas Ras -

Minvivienda, 2016)

𝑄𝑚 = (𝑄𝑑𝑜𝑚 + 𝑄𝑖𝑛𝑑 + 𝑄𝑐𝑜𝑚 + 𝑄𝑖𝑛𝑠𝑡) Ecuación # 2

Donde:

Qmd es el caudal medio diario (L/s).

Qdom es el caudal doméstico (L/s).

Qind es el caudal industrial (L/s).

Qcom es el caudal comercial (L/s).

Qinst es el caudal institucional (L/s).

16

2.2.1.4.6 Caudal máximo horario de aguas residuales.

Este caudal se lo calcula con el caudal máximo instantáneo y el producto de un

coeficiente de mayoración se debe tener en cuenta las variaciones normales en el

consumo de agua potable de la población en todo el día y diferentes días de la

semana. (Normas Ras - Minvivienda, 2016)

𝑄𝑀𝐻 = (𝑄𝑚𝑑 ∗ 𝐾) Ecuación # 3

Donde:

𝑸𝑴𝑯 es el caudal máximo horario (L/s).

K es el coeficiente de flujo máximo de mayoración.

𝐐𝐦𝐝 caudal medio diario de aguas domesticas (L/s).

Los coeficientes que se utilizan de acuerdo a la norma NEC son los siguientes:

Coeficiente Máximo horario es de 1,2 – 2,3

Coeficiente máximo diario es de 1,3 – 1,5.

2.2.1.4.7 Caudal de Infiltración (Qinf).

“Se define como la deficiencia de un sistema y es inevitable la infiltración de

aguas subsuperficiales a la redes de un sistema de alcantarillado de aguas

residuales se da este caso por las fisuras en las tuberías, en juntas construidas

deficientemente, también sea por la unión de tuberías con cámaras de inspección y

demás estructuras que al momento de construirse no son en su totalidad

impermeables”. (Normas Ras - Minvivienda, 2016)

𝑄𝑖𝑛𝑓 = (14000𝑙𝑡𝑠 𝑠 ℎ𝑎⁄⁄

86400) ∗ 𝐴 Ecuación # 4

2.2.1.4.8 Caudal de conexiones erradas o ilícitas (Qce).

“Este sistema se origina por la interconexión de los sistemas tanto de aguas

residuales como de aguas lluvias y conexiones clandestinas cuya manera se la

17

realiza de informal sin criterios, debe considerarse la aportación de aguas lluvia que

son instaladas con malas conexiones de bajantes de cubierta y patios” (Normas Ras

- Minvivienda, 2016).

𝑄𝑐𝑒 = (80𝑙𝑡𝑠 𝑠 ℎ𝑎𝑏⁄⁄

86400) ∗ 𝑃 Ecuación # 5

2.2.7.4.1 Caudal de diseño.

Este caudal es la suma del caudal máximo instantáneo, el caudal de infiltración y

el caudal de conexiones erradas. El caudal de diseño mínimo para cualquier

colector debe ser de 1,5 L/s. (Lopez Cualla, 2003)

𝑄𝑑𝑖𝑠𝑒ñ𝑜 = (𝑄𝑀𝐻 + 𝑄𝑖𝑛𝑓 + 𝑄𝑐𝑒) Ecuación # 6

2.2.2 Hidráulica del sistema de alcantarillado.

2.2.2.1 Diámetro teórico de tubería.

“Para el dimensionamiento teórico de una tubería se lo calcula mediante la

ecuación de mostrada a continuación.” (Normas Ras - Minvivienda, 2016)

𝐷 = 1,548 (𝑛∗𝑄

𝑆12

)

3

8 Ecuación # 7

Donde:

D es el diámetro teórico dela tubería. (m)

Q es el caudal de diseño del alcantarillado. (𝑙 𝑠⁄ )

n es el coeficiente de rugosidad.

S es el gradiente de energía. (m)

2.2.3 Restricciones para el diseño de alcantarillado.

El diseño de alcantarillados está orientado por dos preocupaciones:

18

2.2.3.1 Capacidad Hidráulica.

Lo cual debe garantizar que dadas ciertas propiedades del material, del fluido y

del terreno, y bajo ciertas restricciones de tipo hidráulico como la profundidad de

flujo máxima y la no ocurrencia de flujo casi crítico, el conducto diseñado sea capaz

de transportar el caudal demandado. (Normas Ras - Minvivienda, 2016)

2.2.3.2 Auto limpieza.

Evitar que por acumulación de sedimentos en el tiempo, los ductos se terminen

obstruyendo total o parcialmente, debido a que podría conducir al fenómeno de

sobrecarga en el sistema. (Normas Ras - Minvivienda, 2016)

2.2.3.3 Velocidad mínima aguas residuales.

“La velocidad mínima real admitida para una tubería de diámetro mínima nominal

menor que 450 mm en los sistemas en los sistemas de agua residual es de 0,6 m/s.”


2.2.3.4 Velocidad máxima aguas residuales.

“Se recomienda que la velocidad máxima sea de 5 m/s, aunque por lo general en

las tuberías plásticas la velocidad máxima puede ser hasta 10 m/s.” (Normas Ras -

Minvivienda, 2016)

En la siguiente tabla se visualiza los coeficientes de rugosidad con cada material

y su velocidad máxima, normativa publicada en SENAGUA,2005.

19

Tabla 4: Velocidades máximas a tubo lleno y coeficientes de rugosidad recomendados.

MATERIAL VELOCIDAD MAXIMA

m/s COEFICIENTE

DE RUGOSIDAD

Hormigón simple:

- Con uniones de mortero

4 0,013

- Con uniones de neopreno para nivel freático

alto 3,5 – 4 0,013

Asbesto cemento 4,5 – 5 0,011

Plástico 4,5 0,011 Fuente: (Senagua, Secretaria del Agua, 2005)

2.2.3.5 Relación altura del agua-diámetro interno de la tubería.

El criterio para definir la relación entre la altura del agua y el diámetro interno de

la tubería para alcanzar el caudal demandado es necesario determinar los

elementos geométricos que van de la mano con el máximo porcentaje de la

capacidad de transporte de las aguas en dicha tubería (Q/Q0). (Normas Ras -

Minvivienda, 2016)

Tabla 5: Relaciones Hidráulicas

Q/Qo y/Φ V/Vo D/Φ A/Ao Q/Qo y/Φ V/Vo D/Φ A/Ao

0,010 0,061 0,272 0,041 0,025 0,540 0,587 0,881 0,487 0,610

0,020 0,099 0,327 0,067 0,051 0,550 0,594 0,886 0,494 0,618

0,030 0,126 0,366 0,086 0,073 0,560 0,600 0,891 0,502 0,626

0,040 0,148 0,398 0,102 0,092 0,570 0,606 0,896 0,510 0,634

0,050 0,168 0,426 0,116 0,110 0,580 0,613 0,901 0,518 0,642

0,060 0,185 0,450 0,128 0,127 0,590 0,619 0,905 0,526 0,650

0,070 0,200 0,473 0,140 0,143 0,600 0,625 0,910 0,534 0,658

0,080 0,215 0,495 0,151 0,157 0,610 0,632 0,915 0,542 0,666

0,090 0,228 0,515 0,161 0,172 0,620 0,638 0,919 0,550 0,674

0,100 0,241 0,534 0,170 0,185 0,630 0,644 0,924 0,559 0,681

0,110 0,253 0,553 0,179 0,199 0,640 0,651 0,928 0,561 0,689

0,120 0,264 0,564 0,180 0,211 0,650 0,657 0,933 0,575 0,697

0,130 0,275 0,575 0,197 0,224 0,660 0,663 0,937 0,585 0,704

0,140 0,286 0,586 0,205 0,236 0,670 ,6,70 0,942 0,595 0,712

0,150 0,296 0,596 0,213 0,248 0,680 0,676 0,946 0,604 0,720

0,160 0,306 0,606 0,221 0,259 0,690 0,683 0,950 0,614 0,727

0,170 0,316 0,616 0,229 0,271 0,700 0,689 0,954 0,623 0,735

20

0,180 0,325 0,626 0,236 0,282 0,710 0,695 0,959 0,633 0,742

0,190 0,334 0,636 0,244 0,293 0,720 0,702 0,963 0,644 0,750

0,200 0,343 0,645 0,251 0,304 0,730 0,709 0,967 0,654 0,757

0,210 0,352 0,655 0,258 0,314 0,740 0,715 0,971 0,665 0,765

0,220 0,361 0,664 0,266 0,325 0,750 0,721 0,975 0,677 0,772

0,230 0,369 0,673 0,273 0,335 0,760 0,728 0,978 0,688 0,780

0,240 0,377 0,681 0,280 0,345 0,770 0,735 0,982 0,700 0,787

0,250 0,385 0,690 0,287 0,355 0,780 0,741 0,986 0,713 0,795

0,260 0,393 0,699 0,294 0,365 0,790 0,748 0,990 0,725 0,802

0,270 0,401 0,707 0,300 0,375 0,800 0,755 0,993 0,739 0,810

0,280 0,409 0,715 0,307 0,385 0,810 0,761 0,997 0,753 0,817

0,290 0,417 0,724 0,314 0,394 0,820 0,768 1,000 0,767 0,824

0,300 0,424 0,732 0,321 0,404 0,830 0,775 1,003 0,783 0,832

0,310 0,432 0,740 0,328 0,413 0,840 0,782 1,007 0,798 0,839

0,320 0,439 0,747 0,334 0,422 0,850 0,789 1,010 0,815 0,847

0,330 0,446 0,755 0,341 0,432 0,860 0,796 1,013 0,833 0,854

0,340 0,453 0,763 0,348 0,441 0,870 0,804 1,016 0,852 0,861

0,350 0,460 0,770 0,354 0,450 0,880 0,811 1,019 0,871 0,869

0,360 0,468 0,778 0,361 4,590 0,890 0,818 1,022 0,892 0,876

0,370 0,475 0,785 0,368 0,468 0,900 0,826 1,024 0,915 0,883

0,380 0,482 0,792 0,374 0,476 0,910 0,834 1,027 0,940 0,891

0,390 0,488 0,799 0,381 0,485 0,920 0,842 1,029 0,966 0,896

0,400 0,495 0,806 0,388 0,494 0,930 0,850 1,032 0,995 0,906

0,410 0,502 0,813 0,395 0,503 0,940 0,858 1,034 1,027 0,913

0,420 0,509 0,820 0,402 0,511 0,950 0,867 1,036 1,063 0,921

0,430 0,516 0,827 0,408 0,520 0,960 0,875 1,037 1,103 0,928

0,440 0,522 0,833 0,415 0,528 0,970 0,884 1,039 1,149 0,936

0,450 0,529 0,840 0,422 0,537 0,980 0,894 1,040 1,202 0,943

0,460 0,535 0,846 0,429 0,545 0,990 0,904 1,047 1,265 0,951

0,470 0,542 0,853 0,436 0,553 1,000 0,914 1,047 1,344 0,958

0,480 0,549 0,859 0,443 0,562 1,010 0,925 1,047 1,445 0,966

0,490 0,555 0,865 0,450 0,570 1,020 0,938 1,046 1,584 0,974

0,500 0,561 0,861 0,458 0,578 1,030 0,952 1,044 1,803 0,982

0,510 0,568 0,866 0,465 0,586 1,040 0,969 1,040 2,242 0,991

2.2.3.6 Pendientes de la red.

“Las pendiente máxima de las tuberías va ligada con el valor de la pendiente

máxima admisible, que generalmente se considera en el diseño, lo más

21

recomendable es que el sistema de alcantarillado sanitario pueda trabajar a

gravedad.” (Normas Ras - Minvivienda, 2016)

Tabla 6: Pendientes de la red

DIAMETRO

(mm) MATERIAL

PENDIENTE MINIMA

(0/00)(1X1000)

Desde 160 hasta 200

PVC

3

Desde 250 hasta 350 2

Desde 400 hasta 450 2

Desde 500 en adelante PVC - HORMIGON ARMADO 2

Fuente: (Senagua, Secretaria del Agua, 2005)

2.2.3.7 Localización de la red.

La localización de la red se debe instalar de acuerdo a las normas ecuatorianas,

con medidas referenciadas para no causar problemas y soporten cargas externas.

Ya que mayor a 75% el flujo se presuriza. Debido a las condiciones del suelo en

la mayoría del área de estudio de suelos inestables y nivel freático, se trata de

mantener una profundidad menor a 3,5 m en las tuberías principales.

En general, la profundidad máxima de instalación elevadora no debe exceder de

5,0 m. En todo caso siempre se deberá justificar técnicamente garantizando la

estabilidad estructural de la tubería tanto como el relleno, cimentaciones y

recubrimientos.

2.2.3.8 Diámetro mínimo de aguas residuales.

“Estas especificaciones de diseño obedecen los diámetros mínimos que deben

tener las tuberías.” (Normas Ras - Minvivienda, 2016)

22

Red Secundaria y Primaria, en los tirantes debe ser como mínimo una tubería

de 200 mm.

Red Terciarios en los tirantes debe ser como mínimo una tubería de 160 mm, a

nivel de caja de acera. (Senagua, 2014)

2.2.4 Pozos y cajas de revisión

2.2.4.1 Pozos de revisión.

Llamados también como cámaras, pozos de inspección, manholes; comúnmente

se debe construir cuando la distancia vertical entre la línea de flujo de la tuberia de

la entrada y la cota invert de la tubería de salida no sea superior a 0,75 m con una

estructura de caída, también se lo construye para el uso de cambio de direcciones,

variaciones de pendientes (Normas Ras - Minvivienda, 2016).

En la siguiente tabla se muestran los diámetros recomendados.

Tabla 7: Diámetros recomendados de pozos de revisión

DIAMETRO DE TUBERÍA mm

DIÁMETRO DE POZO mm

8” – 24” (200 mm – 600 mm) 1,20 m

26” – 30” (660 mm – 760 mm)

1,50 m

32” – 36” (800 mm – 900 mm)

1,80 m

Fuente: (Lopez Cualla, 2003). Tabla 14.1 Diámetros recomendados de pozos de revisión según

diámetro de tubería de salida.

2.2.4.2 Cajas de Acera o cajas de revisión.

“Son estructuras construidas con la finalidad de dar mantenimiento a una red

domiciliaria, son ramales de conducción de aguas servidas. Están constituidas por

las siguientes medidas de 0.60 x 0.60 m.” (Interagua C. Ltda., 2018)

23

Ilustración 4: Esquema de una caja de revisión en 2D y 3D.

Alcantarillado Pluvial

“Este sistema constituyen las instalaciones destinadas a la captación y

transportación de las aguas lluvias.” (Normas Ras - Minvivienda, 2016)

Dentro de este sistema se independizan al sistema de aguas residuales y está

compuesto por:

Componente de captación

Componente de Conducción

Componente de Inspección y conexión de colectores. (Normas Ras -

Minvivienda, 2016)

2.2.1.1 Componente de captación.

Estas estructuras captan las aguas lluvias en el área superficial lo cual no permite

que el agua infiltre en el suelo. Por ejemplos:

24

Cubiertas de viviendas y edificios

Calles

Parques de cemento, etc.

Luego de estos ejemplos su función es captar el agua lluvia, esta a su vez es

transportada a un sistema de alcantarillado pluvial a través de otros componentes

que en esta investigación los cito a continuación. (Normas Ras - Minvivienda, 2016)

2.2.1.1.1 Sumideros.

“Esta estructura su función es captar las aguas lluvias de las escorrentía

superficial producto de un evento de precipitación. Normalmente se las diseñan para

captar la aguas de forma lateral o transversal a la dirección del flujo y se encuentran

ubicadas en vías vehiculares y/o peatonales.” (Normas Ras - Minvivienda, 2016)

a) Sumideros de ventana. –“este tipo de obra permite que el agua fluya

lateralmente como si fuera una ventana, donde le agua pasa lateralmente

por el bordillo cuneta.” (Normas Ras - Minvivienda, 2016)

Ilustración 5: Sumidero de ventana con depresión y sin depresión,

Fuente: (Lopez Cualla, 2003)

25

Ilustración 6: Foto real de un sumidero de ventana, ubicados en la calle 10 de Agosto y Malecón.

Elaboración: Jennifer Lissette Castro Zambrano

Ilustración 7: Detalles de alcantarilla proyecto real, ubicado en la isla Puna.


b) Sumidero de cuneta. – Consisten en una abertura con rejilla colocada en

el fondo de la cuneta esta estructura tiene mayor capacidad de captación

que los sumideros de ventana en vías con pendiente pronunciadas.


c) Sumidero transversal. – Esta estructura contiene una caja transversal,

posee una cubierta de rejilla, colocada a todo lo ancho de la vía. Tiene alta

capacidad de captación por su gran área pero sufre daños por el tránsito

de los vehículos.

26

Ilustración 8: Foto real de un sumidero de cuneta, ubicados en la calle principal de la ciudadela

Los Rosales.


2.2.4.3 Estructuras de conducción.

Las tuberías se constituyen como componentes de conducción de un sistema de

alcantarillado y abarcan un gran porcentaje de área de red. (Normas Ras -

Minvivienda, 2016)

2.2.5 Consideraciones básicas de diseño y cálculo.

Para el diseño y su respectivo cálculo se debe considerar los siguientes ítems.

2.2.1.1 Topografía Diseño Pluvial.

La topografía es un aspecto importante se consideran las pendientes del terreno

natural y las pendientes de acuerdo al diseño de algún proyecto esto indica si el

sistema funciona al 100% a gravedad o se necesitarían de equipos para su

respectiva circulación a presión (Normas Ras - Minvivienda, 2016)

27

2.2.5.1 Caudales de diseño AA.LL.

Este parámetro se lo calcula mediante tres métodos como son:

Método del Hidrograma unitario

Método estadístico

Método Racional

También se debe tener en cuenta los siguientes ítems: curvas de intensidad,

coeficiente de impermeabilidad, tiempo de concentración, intensidad de

precipitación. (Normas Ras - Minvivienda, 2016)

Para este trabajo de investigación se utilizara la fórmula de caudal por el método

racional: (Senagua, 2014)

𝑄 = 0,002875 𝐶 ∗ 𝐼 ∗ 𝐴

Dónde:

Q es el caudal de escurrimiento (m3/s)

C es el coeficiente de escurrimiento (adimensional)

I es la intensidad de lluvia para una duración de lluvias, igual al tiempo de

concentración de la cuenca en estudio (mm/h)

A es el área de la cuenca (ha)

2.2.5.2 Coeficiente de escurrimiento.

“Es una representación de la proporción de la precipitación que se convierte en

caudal. Este parámetro constante se lo obtiene de las siguientes tablas.” (Senagua,

2014)

28

Tabla 8: Valores del coeficiente de escurrimiento

TIPO DE ZONA VALORES DE C

Zonas centrales densamente construidas, con vías y calzadas pavimentadas.

0,7 – 0,9

Zonas adyacentes al centro de menor densidad poblacional con calles pavimentadas.

0,7

Zonas residenciales medianamente pobladas. Zonas residenciales con baja densidad.

0,55 – 0,65

Zonas residenciales con baja densidad. 0,35 – 0,55

Parques, campos de deporte. 0,1 – 0,2 Fuente: (Senagua, Secretaria del Agua, 2005)

Tabla 9: Valores de C para diversos tipos de superficies

TIPO DE SUPERFICIE C

Cubierta metálica o teja de vidrio. 0,95

Cubierta con teja ordinaria o impermeabilizada. 0,9

Pavimentos asfálticos en buenas condiciones. 0,85 – 0,9

Pavimentos de hormigón. 0,8 – 0,85

Empedrados (juntas pequeñas) 0,75 – 0,8

Empedrados (juntas ordinarias) 0,4 – 0,5

Pavimentos de macadam. 0,25 – 0,60

Superficies no pavimentadas. 0,1 – 0,3

Parques y jardines 0,05 – 0,25 Fuente: (Senagua, 2014)

2.2.5.3 Intensidad de la lluvia.

“Depende de un modelo de infiltración o método donde se estime el caudal de

aguas lluvias, para ciertas áreas de drenaje se debe analizar la intensidad de

precipitación.

Este parámetro se lo puede determinar mediante la comparación de intensidad,

duración y frecuencia que se pueden graficar por medio de curvas IDF.” (Normas

Ras - Minvivienda, 2016)

2.2.5.4 Duración de la lluvia.

“Se puede citar como el caudal total generado será el máximo siempre que la

duración de la lluvia sea igual al tiempo de concentración” (Lopez Cualla, 2003)

29

𝑇𝐶𝑖 = 60 [0,87 (𝐿3

𝐻)]

0,385

Donde:

Tci es el tiempo de concentración inicial de la lluvia. (min)

L es la longitud del curso de agua más largo. (Km)

H es la diferencia de nivel entre la divisoria de agua y la salida. (m)

Tiempo de escurrimiento. - es el tiempo que se considera para que la lámina de

agua se escurra por la red de alcantarillado desde el sumidero más próximo.

𝑇𝑅 =𝐿

60 ∗ 𝑉

Donde:

TR es el tiempo de recorrido de la lluvia. (min)

L es la longitud del curso de agua más largo. (Km)

El tiempo de concentración se lo determina con la siguiente ecuación:

𝑇𝐶 = 𝑇𝐶𝑖 + 𝑇𝑅

Donde:

Tc es el tiempo de concentración de la lluvia. (min)

Ti es el tiempo inicial de la lluvia. (min)

Te es el tiempo de escurrimiento de la lluvia. (min)

2.2.5.5 Frecuencia de la lluvia.

La frecuencia de la lluvia es un valor que se determina en base de las

recurrencias frecuente en un determinado tiempo para el caso ecuatoriano esta

variación se la considera para el fenómeno de niño y su periodo es de 10 años.

30

Tabla 10: Frecuencia de diseño en tuberías de alcantarillado pluvial.

ÁREA DE DRENAJE

FRECUENCIA DE DISEÑOS (AÑOS)

Mínimo Aceptable Recomendable

Tuberías iniciales con áreas de drenajes inferior a 2 ha

- - -

- Zona residencial 2 2 3

- Zona industrial o comercial 2 3 5 Tuberías con área de drenaje entre 2 y 10 ha, independientemente del uso.

2 3 5

Tuberías con áreas de drenaje mayor de 10 ha.

5 5 10

Fuente: (Lopez Cualla, 2003)

2.2.5.6 Diámetro teórico de tubería en sistema AA.LL.

“Para el dimensionamiento teórico de una tubería se lo calcula mediante la

ecuación de mostrada a continuación.” (Normas Ras - Minvivienda, 2016)

Diámetro teórico de la tubería

𝐷 = 1,548 (𝑛∗𝑄

𝑆12

)

3

8 Ecuación # 13

Donde:

D es el diámetro teórico dela tubería. (m)

Q es el caudal de diseño del alcantarillado. (𝑙 𝑠⁄ )

n es el coeficiente de rugosidad.

S es el gradiente de energía. (m)

2.2.6 Recomendaciones para el diseño de alcantarillado.

Las aguas productos de las lluvias son receptadas a través de la bajantes de las

edificaciones o techados las mismas que se conducirán desde la bajantes de las

edificaciones hacia el bordillo cuneta, para sectores donde no existan edificaciones

se construirán canales los mismo que transportaran las aguas lluvias a sumideros o

31

cámaras de evacuación y posteriormente a los puntos de evacuación pudiendo ser

rio o puntos bajos donde se podrían infiltrar.

2.2.1.1 Velocidad mínima AA.LL.

En los sistemas de evacuación de aguas lluvias las normas internacionales, las

normas RAS y la norma ecuatoriana considera que la velocidad mínima es de 0,9 m/

2.2.6.1 Velocidad máxima.

La velocidad máxima para el diseño se ajustará a lo descrito en la tabla 11,

también se considera que los coeficientes de rugosidad también llamados

coeficientes de Manning son distintos para cada material de tubería.

Tabla 11: Velocidades máximas a tubo lleno y coeficientes de rugosidad recomendados.

MATERIAL

VELOCIDAD MAXIMA COEFICIENTE DE

RUGOSIDAD m/s

Hormigón simple:

- Con uniones de mortero

4 0,011

- Con uniones de neopreno para nivel

freático alto

3,5 – 4 0,013

Asbesto cemento 4,5 – 5 0,011

Plástico 4,5 0,011 Fuente: (Senagua, Secretaria del Agua, 2005)

2.2.6.2 Diámetro mínimo en aguas lluvias.

Se recomienda que el diámetro mínimo de una tubería conectada a los colectores

de la red de alcantarillado pluvial sea de 250 mm y en los tirantes debe ser como

mínimo una tubería de 250 mm. (Senagua, 2014)

Por experiencia de obra se coloca tubería de 300 mm o 315 mm diámetro exterior

32

Capítulo III

Metodología Empleada

3.1 Introducción

En este capítulo se muestra el desarrollo de la metodología que consiste en que

se ha sugerido para la evaluación del sistema de alcantarillado sanitario y sistema

pluvial de la facultad de ciencias matemáticas y físicas de la universidad de

Guayaquil se parte de las falencias de la red de aguas lluvias y red de aguas

residuales en función de las revisiones físicas de las instalaciones existentes del

sistema. Los ítems primordiales que se van a tratar tienen relación con las bases

teóricas como: topografía, capacidad hidráulica, caudal, velocidades, diámetro,

pozos y cajas de revisión, números de baterías sanitarias, sumideros de cuneta,

3.2 Bases de Evaluación e Interpretación de los resultados.

Dentro del proyecto de investigación se ha referenciado todos los trabajos

topográficos, revisión de cajas de acera, cajas de revisión internas de la facultad,

revisando sus descargas de aguas residuales y pluviales hacia los puntos de

descarga existente, dentro de esta verificación o revisión de las instalaciones se

pudo evidenciar tal como se muestran en la fotos respectivas que existen

interconexiones en ambas redes de aguas servidas y aguas lluvias.

Dentro de la metodología que se desarrolló en este proyecto y con el aporte de

este estudio adicional se han rediseñado nuevas propuestas de cajas de aguas

servidas y aguas lluvias hacia los puntos para el caso de aguas lluvias hacia la

descarga del sumidero que está en la facultad de ciencias administrativas.

Dentro de esta metodología empleada se realizó un levantamiento planímetro

tanto en el sector de arquitectura en la parte posterior de la facultad de ciencias,

33

matemáticas y físicas, y colindante en la facultad de administración donde se realizó

la topografía respectiva del terreno natural.

Ilustración 9: Diseño de la Facultad en 3D y Facultades colindante.



Dentro de este levantamiento se comprobó que la descarga de aguas lluvias

presentan pendiente hacia la parte posterior de la facultad de ciencias, matemáticas

y físicas y descarga hacia la parte de la facultad de Economía donde se

interconecta las aguas residuales con las aguas lluvias por ser un punto bajo.

34

Ilustración 10: Diseño en 3D del canal proyectado en la Facultad de Administración solución

AA.LL



Dentro la metodología y solución planteada se ha diseñado 2 canales de

evacuación cuyo fondo de canal tiene pendiente hacia el sector de la facultad de

administración tal como se muestra en el esquema N° 10 ; Aunque toda la superficie

de la parte posterior de la facultad descarga en caso de lluvia hacia la facultad de

Economía, con este canal de evacuación se drenaran las aguas lluvias hacia el

sector de la facultad de Administración tal como se muestran en los esquemas la

solución planteada presenta una sección típica del canal con una rejilla de hormigón

perforada que servirá de dren hacia el respectivo canal esto es cuanto referente al

alcantarillado Pluvial.

35

Ilustración 11: Diseño en 3D de canal de Hormigón Armado.


Elaboración del diseño: Jennifer Lissette Castro Zambrano

En el sector de laboratorio de física de la facultad donde se obtiene una red de

descarga de agua servida que con cámaras se conecta al sector de biblioteca tal

como se muestra en los esquemas se ha realizado la topografía de estas cajas de

aguas de evacuación de aguas servidas y se debe realizar o liberar las instalaciones

de las aguas lluvias a estas respectivas cajas.

Con el levantamiento topográfico del sector de laboratorio de físicas y el sector de

biblioteca se replanteara también canal de evacuación con el levantamiento

respectivo.

Todos los bajantes de la edificación de la facultad de matemáticas se calcularan

sus respectivos caudales con las áreas de aportación del tejado y áreas tributarias

que descargarían a estos canales de evacuación que se está diseñando.

Se adjunta el levantamiento topográfico tanto el sector de laboratorio de física

dentro del predio de la facultad y del sector de la biblioteca, también se presenta el

levantamiento topográfico de la parte posterior de la facultad de matemáticas

36

colindante con la facultad de economía con la facultad de arquitectura y con la

facultad de administración.

3.3 Investigación de Campo

Trabajos Topográficos

Tabla 12: Datos del levantamiento Topográfico realizado.

NIVELACIÓN ÁREA BIBLIOTECA

PUNTO V.ÁTRAS V.INTERMEDIA V.

ADELANTE H+I COTAS ABS

BM 1,304 5

PC 1,426 1,440 6,426 4,986

1A 1,450 4,976

2 1,437 4,989

3 1,431 4,995

4 1,472 4,954

5 1,473 4,953

6 1,439 4,987

7 1,420 5,006

8 1,461 4,965

9 1,450 4,976

10 1,431 4,995

11 1,409 5,017

PC2 1,261 1,419 6,278 4,859

12 1,471 4,807

PC3 1,478 1,474 6,285 4,811

13 1,275 5,010

14 1,330 4,955

15 1,310 4,975

16 1,308 4,977

17 1,449 4,836

18 1,430 4,855

19 1,381 4,904

20 1,440 4,845

21 1,413 4,872

22 1,464 4,821

23 1,486 4,799

24 1,457 4,828

25 1,449 4,836

26 1,475 4,810

27 1,482 4,803

28 1,493 4,792 Fuente: (Saltos,A, Rojas,J, Villa,A, 2018)

37

Tabla 13: Nivelación sector laboratorio de física (datos obtenido cada 2 metros).

NIVELACIÓN ÁREA LAB. FÍSICA

PUNTO V.ATRÁS V.INTERMEDIA V.

ADELANTE H+I COTAS ABS

BM 1,390 6,390 5

PC1 1,538 1,495 6,433 4,895

1B 1,503 4,930

2 1,538 4,895

3 1,689 4,744

4 1,662 4,771

5 1,489 4,944

6 1,521 4,912

7 1,732 4,701

8 1,724 4,709

9 1,449 4,984

10 1,485 4,948

11 1,645 4,788

12 1,735 4,698

13 1,421 5,012

14 1,450 4,983

15 1,478 4,955

16 1,465 4,968

17 1,374 5,059

18 1,395 5,038

PC2 1,419 1,602 6,457 4,855

19 1,427 5,030

20 1,393 5,064

21 1,472 4,985

22 1,485 4,972

23 1,408 5,049

24 1,493 4,964

25 1,475 4,982

26 1,457 5,000 Fuente: (Saltos,A, Rojas,J, Villa,A, 2018)

38

Tabla 14: Nivelación sector Facultad de Administración (datos obtenido cada 20 metros aproximados).

NIVELACIÓN ÁREA FACULTAD DE ADMINISTRACION

PUNTO V.ATRÁS V.INTERMEDIA COTAS ABS

BM 1,626 5,226

0+000 1 CUNETA 1,473 3,753

ACERA 1,650 3,576

0+020 2 ACERA 1,634 3,592

CUNETA 1,790 3,436

0+040 3 CUNETA 1,620 3,606

ACERA 1,818 3,408

0+040 4

SUMIDERO INVERT 2,188 3,038

BORDILLO 1,526 3,700

CUNETA 1,915 3,311

0+055 5 CUNETA 1,585 3,641

ACERA 1,800 3,426

SUMIDERO INVERT

BORDILLO 1,875 3,351

6 CUNETA 2,61 2,616 Fuente: (Saltos,A, Rojas,J, Villa,A, 2018)

3.4 Concepción Técnica y Evaluación.

3.4.1 Revisión de Cajas de Acera.

3.4.1.1 Alcantarillado Sanitario

Tal como se aprecia en el plano 2 de alcantarillado sanitario de acuerdo con la

información encontrada tenemos: Dos redes.

Sector de la biblioteca

Sector del laboratorio de física.

Sector de la Biblioteca

Se encuentran 7 cajas de registro de aguas servidas cuyas descargas se

concentran en los baños de mujeres y del comedor de la planta baja; se

interconectan a este sistema los baños de hombres de la primera planta alta en el

39

sector de investigación y laboratorios de informática.; también se conecta el baño de

bienestar estudiantil y la descarga del comedor.

Sector del laboratorio de Física

El otro sistema que aparece en el plano 2 cuenta con 11 cajas de interconexiones

de baños y 3 de drenaje de aguas lluvias.

Estas interconexiones están indicadas en los planos 2 - 1B, 3B y 8B en este

sector, desde la caja 4 hasta la 11, hay dificultad de evacuación, ya que algunas se

encuentran rebosadas, generando olores.

40

Capítulo IV

Resultados Obtenidos

4.1 Introducción

Anteriormente de haber planteado la metodología y definir la solución se procede

a realizar la investigación de forma práctica, diseñar los elementos que necesita el

sistema de aguas lluvias para mejorar la recolección y ayudar a que la Facultad no

tenga en el futuro posibles inundaciones con los resultados obtenidos del proyecto

FCI (Saltos,A, Rojas,J, Villa,A, 2018) y con esta investigación se da a conocer las

soluciones del sistema de aguas residuales y sistema de aguas lluvias. Los cálculos

que se realizaron son numéricos, para la obtención de la pendiente del canal

propuesto en la facultad de Administración; se deben verificar los resultados en

cada etapa del análisis.

En este capítulo se presentan y analizan los resultados que se han ido

obteniendo según los procedimientos de la Norma RAS ALCANTARILLADO -

TITULO_D - 2016 para la determinación de las restricciones hidráulicas de diseño.

Los datos y el levantamiento topográfico se realizó en el área de la facultad de

Administración, las revisiones físicas nos mostraron el colapso del sistemas de

aguas residuales y la combinación con el sistema de aguas lluvias.

4.2 Resultados para el diseño de los sumideros.

Como se describe en el capítulo 3, en esta sección se muestra la propuesta para

obtener la independización del sistema de aguas residuales. Se proyectó la

construcción de un canal en el sector de Laboratorio de Física con sus respectivos

cálculos el resultado del mismo nos indica la sección del canal interno de la Facultad

con esta propuesta se conectaran los bajantes propuestas de aguas lluvias y las

41

tuberías de aguas lluvias existentes donde caerán en el canal proyectado siendo

muy beneficiosa la construcción del mismo.

En las siguientes ilustraciones se puede apreciar el colapso del sistema, las cajas

existentes de aguas residuales se aliviarían y trabajarían solo para un sistema por lo

tanto se eliminan las conexiones ilícitas.

Ilustración 12: Caja de AA.SS rebosada área de laboratorio.


También tenemos una descarga del sector del techado de la ASO escuela, la cual

está “rota” y actualmente descarga a nivel de acera. Además en el mismo sector se

tiene un sumidero que actualmente está taponado por lo que en épocas lluviosas

descarga a un sumidero ubicado en el área de administración.

Ilustración 13: Caja de AASS rebosada área de laboratorio.


42

Ilustración 14: Diseño de un canal de aguas lluvias.

En esta imagen se proyecta la solución de un sistema de rejillas donde recogen

todas las aguas lluvias de este sector que a su vez se conectan a una caja y

descarga en la parte posterior, se direcciona al canal propuesto en el parqueadero

de la facultad de Administración.

Elaboración Propia

43

Ilustración 15: Diseño en tiempo real como queda proyectada los sumideros.


Elaboración: Jennifer Lissette Castro

29.20 m

SE INDEPENDIZAN

EL SISTEMA SANITARIO

SE PROYECTAN SUMIDEROS VER DIMENSIONES EN PLANO DE AGUAS

LLUVIAS

2.05 m

5.85 m

44

Ilustración 16: Se proyectan canalones en el techado del sector de Laboratorio de Física para la

recolección y conducción de las aguas lluvias.

Con la evaluación realizada por el proyecto FCI se considera diseñar dos canalones en el techado

del sector de Laboratorio de Física en los interiores de la facultad de Ciencias, Matemáticas y físicas;

con la finalidad de mejorar la captación y conducción de todas las aguas lluvias que se generan en

dicha área antes mencionada, y se proyectara en un plano con sus dimensiones y su respectivo

bajante y conectándose al nuevo canal también proyectado.

Con esta proyección se va a mejorar el sistema de aguas lluvias y solucionar el tema de las

inundaciones que afecta mucho la población estudiantil.

Ilustración 17: Proyección de una estructura de captación con su respectiva bajante.

Elaboración: Jennifer Lissette Castro

45

4.2.1 Datos Previos

TRAMO 1 -2

Longitud: 150m

Cotas punto inicial 1: 3.311

Cotas punto final 2: 3.520

Dotación: 40(l/hab/día)

PENDIENTE “S ‰”

𝑆 =𝑐𝑜𝑡𝑎𝑠 𝑝𝑢𝑛𝑡𝑜 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 − 𝑐𝑜𝑡𝑎𝑠 𝑝𝑢𝑛𝑡𝑜 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙

𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑∗ 1000

𝑆 =3.520 − 3.311

150∗ 1000

𝑆 = 1.39 ‰

ÁREAS (ha)

𝐴 = 𝐴𝑃𝑅𝑂𝑃𝐼𝐴 + 𝐴𝐴𝑃𝑂𝑅𝑇𝐴𝐶𝐼Ó𝑁

𝐴 = 0.76 ℎ𝑎 + 0.13ℎ𝑎

𝐴 = 0.90 ℎ𝑎

Coeficiente de Escurrimiento

𝐶 = 0.8

Según el tipo de superficie y la zona

TIEMPO (min)

*Tiempo de concentración

𝑡𝑐 = 15𝑚𝑖𝑛

*Tiempo de traslación (recorrido)

46

𝑡𝑡 =𝐿

60 ∗ 𝑉

𝑡𝑡 =150𝑚

60𝑠/𝑚𝑖𝑛 ∗ 0.9𝑚/𝑠

𝑡𝑡 = 2.777𝑚𝑖𝑛

*Tiempo (min)

𝑡 = 𝑡𝑐 + 𝑡𝑡

𝑡 = 15𝑚𝑖𝑛 + 2.77𝑚𝑖𝑛

𝑡 = 17.77 𝑚𝑖𝑛

INTENSIDAD

Frecuencia = F= 10años

Tabla 15: Se visualiza la Intensidad (mm/h) con su respectivo período de retorno y duración

INTENSIDAD Duración ( minutos )

(mm/h)

Periodo Retorno (años)

5 10 15 20 30 60 120

2 años 90,5 75,2 66,7 61 53,3 39,3 28

5 años 124 103 91,3 83,3 72,5 56,1 43

10 años 147 121 107 98 85,7 67,3 52

25 años 175 144 128 117 103 81,4 64

50 años 197 161 143 130 115 91,8 73

100 años 218 178 157 144 127 102 82

Fuente: (Interagua C. Ltda., 2018)

𝑖 = 121.3

4.2.1.2 Caudal de Diseño

TRAMO 1-2

𝑄 = 2.785 ∗ 𝐶 ∗ 𝑖 ∗ 𝐴

𝑄𝐷𝐼𝑆𝐸Ñ𝑂 = 2.785 ∗ 0.85 ∗ 121.3 ∗ 0.90

𝑄𝐷𝐼𝑆𝐸Ñ𝑂 = 258.43 𝑙/𝑠

47

4.2.1.3 Área Equiválete de una Tubería Circular a una Sección del

Rectangular.

𝐷 = 1,548 (𝑛 ∗ 𝑄

√𝑆)

38

𝐷 = 1,548

(

0,013 ∗ 258.43 𝑙/𝑠

√ 21000 )

38

𝐷 = 0.58𝑚

Área Equivalente

𝐴 =𝜋𝐷2

4

𝐴 =𝜋(0.5𝑚)2

4

𝐴 =0.1963m2

Área Canal Proyectado

A=0.40 m x 0.50 m

A= 0,20m2

DENTRO DE

LOS

PARAMETROS

CALCULADOS

48

Ilustración 18: TRAMO 1 – 2; Longitud de Tubería es de 150 m

49

4.2.2 Calculo Tipo Para el Diseño de Alcantarillado Sanitario

Descripción

La población proyectada es de 2500 habitantes, con una dotación de 40l/hab/día

(Fuente: NEC 11, Capitulo 16 Norma Hidrosanitaria NHE Agua).

4.2.3 Datos Previos

Población: 2500 habitantes

Dotación: 40(l/hab/día) Fuente: NEC 11, Capitulo 16 Norma Hidrosanitaria NHE

Agua.

Caudal medio de agua potable

𝑄 = 2500ℎ𝑎𝑏

40𝑙𝑡

𝑄𝑚𝐴𝑝 =100𝑚3

𝑑𝑖𝑎

Factor de aportación

F= 80%

Caudal medio de aguas servidas

𝑸𝒎𝑨𝑺 = 𝑸𝒎𝑨𝒑 ∗ 𝑭

𝑄𝑚𝐴𝑆 =100𝑚3

𝑑𝑖𝑎∗ 0.80

𝑄𝑚𝐴𝑆 =80𝑚3

𝑑𝑖𝑎∗1000

86400= 0.9259

𝑙

𝑠

Caudal máximo horario

𝑄𝑀𝐻 = 𝑄𝑚𝐴𝑆 ∗ 𝐹𝑚𝑎𝑦𝑜𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛

𝑄𝑀𝐻 = 0,9259𝑙

𝑠∗ 2

𝑄𝑀𝐻 = 1.8518 𝑙/𝑠

50

Diámetro Teórico

𝐷 = 1,548 (𝑛 ∗ 𝑄

√𝑆)

38

𝐷 = 1,548

(

0,013 ∗ 1.8510 𝑋−3

√ 1100 )

38

𝐷 = 0,068

𝐷 = 68𝑚𝑚

Siendo el diámetro mínimo teórico calculado, nos indica que se encuentra dentro del

parámetro cuyo diámetro de las tuberías terciarias instaladas en la facultad son de 160

mm

51

4.2.4 Presupuesto de Obra

Se hizo un análisis de precios y se obtuvo el presupuesto referencial para la solución

del sistema de aguas lluvias de la Facultad Ciencias, Matemáticas y Físicas.

Tabla 16: Fuente cámara de construcción Julio 2019

“DIAGNOSTICO ACTUAL DEL SISTEMA DE ALCANTARILLADO

SANITARIO Y SISTEMA PLUVIAL DE LA FACULTAD DE CIENCIAS,

MATEMATICAS Y FISICAS DE LA UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL"

1.5 TABLA DE DESCRIPCION DE RUBROS, UNIDADES, CANTIDADES Y PRECIOS

ITEM : DESCRIPCION UNIDAD CANT PRECIO

UNITARIO PRECIO GLOBAL

1.- 2.- OBRAS SANITARIAS AA.LL Y AA.SS

CANAL DE HORMIGON ARMADO DE AGUAS LLUVIAS

1 Excavación mecánica en suelo sin clasificar, 0<H<2 m (Inc. Desalojo)

m3 37,50 4,38 $ 164,25

2 Perfilada, rotura y desalojo de asfalto m2 16,50 3,50 $ 57,75

3 Perfilada, rotura y desalojo de Pavimento m2 75,00 3,50 $ 262,50

4 CANAL SENCILLO Hormigón Simple f´c=280 kg/cm² (inc. encofrado) m3 25,00 203,45 $ 5.086,25

5 TAPA REJILLA DE HORMIGON ARMADO PERFORADA DE 1.00m X 0.60m X 0.10m, incluye (Acero estructural (A36)

m2 9,00 132,08 $ 1.188,72

CANAL PEQUEÑO DE HORMIGON ARMADO DE AGUAS LLUVIAS

6 Excavación a mano m3 20,80 11,75 $ 244,40

7 Perfilada, rotura y desalojo de Pavimento m2 41,60 3,50 $ 145,60

8 CANAL SENCILLO DE Hormigón Simple f´c=210 kg/cm², incluye encofrado

M3 4,00 203,45 $ 813,80

9 TAPA REJILLA Metálica DE 0.35m X 1.20m X 0.10m, incluye (Acero estructural (A36), incluye Pernos hexagonales 3/8"

U 7,00 75,00 $ 525,00

Canalón de recolección AALL

10 Tubo Desague EC 160 mm x 3 m m 44,00 73 $ 3.212,00

11 Codo Desague E/C 160 mm x 45 U 24,00 15,25 $ 366,00

12 Canal agua lluvia de 2.44mx0.25cmx0.25cm en lámina galvanizada con tapas incluye esquinas y remate instalación, boca para bajante soldado con estanio (no incluye la tubería PVC)

m 83,00 40,00 $ 3.320,00

SUBTOTAL $ 15.386,27

IVA 12 % $ 1.846,35

TOTAL

$ 17.232,62

Elaborado por: Castro Zambrano Jennifer

52

Capítulo V

Conclusiones y Recomendaciones

5.1 Conclusiones

En primer lugar se partió de un proyecto de investigación FCI de la facultad de

ciencias matemáticas y físicas cuyos resultados en cuanto a la evacuación de aguas

lluvias y aguas servidas tuvo como finalidad independizar las redes, en cuanto a las

aguas lluvias en la parte posterior de la facultad se producían continuas inundaciones

debidas a las interconexiones de las aguas lluvias con las conexiones de aguas

servidas. En el presente trabajo que el aporte es ubicar un canal de evacuación que

desemboca directamente al sumidero en el sector de la Facultad de Administración, la

evacuación de aguas servidas se independizan totalmente de la red de aguas lluvias y

descarga directamente a la red principal de aguas servidas de la Universidad de

Guayaquil.

Se ha presentado un presupuesto referencial de las soluciones y liberaciones de

ambos sistemas cuyo monto aproximado es de $ 17.232,62

Este trabajo en un proyecto piloto para la evaluación de otras facultades dentro del

predio universitario de la universidad de Guayaquil y puede servir de base para

proyecto de edificaciones antiguas y reacondicionamiento de redes de alcantarillado en

general de aguas lluvias.

5.2 Recomendaciones

La universidad de Guayaquil puede tomar el modelo y estos resultados de esta

valoración y realizar la evaluación de otras facultades ya que con las soluciones

53

planteadas en el proyecto FCI se evidencian soluciones posibles que el consejo

universitario de esta alma mater se podría considerar.

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ANEXOS

ALCANTARILLADO

PLUVIAL

ALCANTARILLADO

SANITARIO

Informe Fotográfico.

Se realizaron las inspecciones físicas y se evidencias las fotos en esta presente

tesis con relación a la evaluación.

Descarga de aguas lluvias a colector de aguas servidas, área de Biblioteca.

Estructura de captación con su respectivo bajante de AA.LL interconectado al sistema AA.SS

Sumidero donde se va a descargar las AA.LL de los canales proyectados en la solución

Evaluación del área de laboratorio de Física, falta completar las bajantes AA.LL

Alcantarillado Sanitario

Evaluación del área de laboratorio de Física, caja de AA.SS rebosada.

Evaluación en el del área de laboratorio de Física, cajas de AA.SS rebosadas.

x

x

FICHA DE REGISTRO DE TESIS/TRABAJO DE GRADUACIÓN

TÍTULO Y SUBTÍTULO: Diagnostico Actual Del Sistema De Alcantarillado Sanitario y Sistema

Pluvial De La Facultad de Ciencias, Matemáticas y Físicas De La Universidad

De Guayaquil. AUTOR(ES) Castro Zambrano Jennifer Lissette

REVISOR(ES)/TUTOR(ES) Ing. Armando Saltos Sánchez M.Sc ; Arq. Kerly Fun Sang Robinson, M.Sc

INSTITUCIÓN: Universidad de Guayaquil

UNIDAD/FACULTAD: Facultad de Ciencias Matemáticas y Física

MAESTRÍA/ESPECIALIDAD:

GRADO OBTENIDO:

FECHA DE PUBLICACIÓN: Septiembre, 2019 No. DE PÁGINAS: 53

ÁREAS TEMÁTICAS: Diagnóstico de los sistemas de alcantarillado residual y pluvial

PALABRAS CLAVES/

KEYWORDS:

< ALCANTARILLADO – APARATO SANITARIO – CAPTACIÓN–

SUMIDEROS - INVESTIGACIÓN >

RESUMEN/ABSTRACT (150-250 palabras): El diagnostico actual de los sistemas de alcantarillado sanitario y

pluvial se realizó basado en el proyecto de investigación FCI lo cual su objetivo es dar a conocer los problemas del alcantarillado sanitario en cuanto a la evacuación de las aguas residuales y alcantarillado pluvial para su respectiva captación, conducción, evacuación de las misma, su operatividad del sistema. Además se realizó las inspecciones físicas y se determinó el número de aparatos sanitarios existentes no abasteces las necesidades motivo del crecimiento actual de población estudiantil, Se realizó las inspecciones y se contabilizaron el número de cajas de descarga de aguas servidas y de aguas lluvias. La presente investigación fue determinar la situación actual de los sistemas sanitarios y los problemas de las inundaciones, en función de los resultados proponer mejoras para cada sistema a corto y largo plazo. Esta investigación fue motivada para dar a conocer las soluciones posibles y evitar los continuos olores existentes en baños de la facultad debido que el sistema esta interconectado; La finalidad de esta tesis es mostrar las soluciones y así independizar los sistemas de alcantarillado, así su capacidad de funcionamiento sea óptimo para su pronta construcción. ADJUNTO PDF: x SI NO

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AUTOR/ES:

Teléfono: 0996958369-

04289424 E-mail: [email protected]

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Nombre: FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS

Teléfono: 2-283348

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