Proyecto Acueductos y Cloacas. La Montañita

SISTEMA DE ACUEDUCTOS

El agua potable es el principal servicio que debe tener una población, sobre todo donde se desarrolle un plan urbanístico, ya que de este depende el buen estado de salud que puedan presentar sus habitantes, por lo que es necesario tomar en cuenta algunos datos para garantizar un buen servicio. Uno de los más importantes en un urbanismo es el abastecimiento de agua que garantice un volumen suficiente con una presión adecuada y libre de contaminación así como utilizar los materiales adecuados.

Cálculo de dotaciones:

El agua necesaria para el abastecimiento del CONJUNTO RESIDENCIAL MONTAÑAS VERDES, se determina de acuerdo con lo establecido en la Noma INOS:

Artículo 109 (Norma INOS)

Las dotaciones de agua para edificaciones destinadas a viviendas unifamiliares, se determinan en función del área total de la parcela o del lote donde la edificación va a ser construida o exista, de acuerdo con la Tabla:

DOTACIONES DE AGUA PARA LAS EDIFCACIONES DESTINADAS A VIVIENDAS UNIFAMILIARES

Fuente: Norma INOS.

NOTA: Las dotaciones antes señaladas incluyen el consumo de agua para usos domésticos y el correspondiente al riego de jardines y áreas verdes de la parcela o lote.


Las dotaciones de agua para edificaciones destinadas a instalaciones de uso público o articular, se determinarán de acuerdo con lo que se indica a continuación:

B.- Planteles Educacionales:

B.1 Con alumnado externo 40 litros/alumno/día


Las dotaciones de agua para edificaciones destinadas a comercios, se determinaran de acuerdo con lo que se indica a continuación:

- Centros comerciales 10litros/día/m2 de área bruta de construcción destinada a comercio.

- Oficinas en general….6 litros/día/m2 de local destinado a oficina


Las dotaciones de agua para edificaciones e instalaciones destinadas a fines recreacionales, deportivos, diversión y esparcimiento, se determinaran de acuerdo con lo indicado en la Tabla

DOTACIONES DE AGUA PARA EDIFICACIONES E INSTALACIONES DESTINADAS A FINES RECREACIONALES, DEPRTIVOS, DIVERSIÓN Y ESPARCIMIENTO.


La dotación de agua riego de jardines y áreas verdes se calculara a razón de dos (2) litros por día y por metro cuadrado de área verde o de jardín a regar. No se requerirá incluir en el cálculo de esta dotación, las áreas pavimentadas, engrazonadas u otras áreas no sembradas.

TRAMO USO AREA DOTACION DOTACION TOTAL

M2 LPD LPS TRAMO LPS

1 - 2 COMERCIAL 32

1,48 3.214,80 0,04 0,04

1 - 3 COMERCIAL 6

9,62 696,20 0,01 0,012

VIGILANCIA 2

8,16 168,96 0,002

1 - 4

PARCELA 19 20

4,40 1.700,00 0,020

0,14

PARCELA 20 20

4,40 1.700,00 0,020

PARCELA 21 20

4,40 1.700,00 0,020

PARCELA 22 30

1,25 1.900,00 0,022

PARCELA 23 26

1,86 1.700,00 0,020

PARCELA 24 18

0,00 1.500,00 0,017

PARCELA 25 18

0,00 1.500,00 0,017

4 - 5 GUARDERIA 29

2,18 1.200,00 0,014 0,01

5 - 6 PARCELA 26 21

2,99 1.700,00 0,020 0,04

PARCELA 27 28

6,72 1.700,00 0,020

4 - 7 PARCELA 18 26

9,28 1.700,00 0,020 0,02

7 - 8 PARQUE INF. 13

1,10 32,78 0,0004 0,05

AREA VERDE 2.20

2,25 4.404,50 0,051

8 - 9

PARCELA 1 36

4,23 1.900,00 0,022

0,33

PARCELA 2 22

9,74 1.700,00 0,020

PARCELA 3 22

7,65 1.700,00 0,020

PARCELA 4 22

7,03 1.700,00 0,020

PARCELA 5 22

8,21 1.700,00 0,020

PARCELA 6 23

1,13 1.700,00 0,020

PARCELA 7 23

6,53 1.700,00 0,020

PARCELA 8 22

3,28 1.700,00 0,020

PARCELA 9 19

8,00 1.500,00 0,017

PARCELA 10 22

0,50 1.700,00 0,020

PARCELA 11 27

0,92 1.700,00 0,020

PARCELA 12 20

4,40 1.700,00 0,020

PARCELA 13 20

4,40 1.700,00 0,020

PARCELA 14 20

4,40 1.700,00 0,020

PARCELA 15 20

4,40 1.700,00 0,020

PARCELA 16 18

0,00 1.500,00 0,017

PARCELA 17 36

1,93 1.900,00 0,022

DOTACION TOTAL 0,64

Tabla de Dotaciones del Conjunto Residencial Montañas Verde.

TRAZADO DE LA RED DE ACUEDUCTOS:

Determinación de las cotas en los nodos:

Debido a que no se tiene la información topográfica del conjunto en general (cotas y curvas de nivel), es necesario plantear una cota de referencia, en este caso se asignó la cota del Nodo 1 en 520,00 msnm. Tomando en cuenta una pendiente de 0,5% en los tramos de tubería, se procedió a determinar las cotas en los nodos restantes.

Para la dotación del conjunto, se consideró la conexión del punto de alimentación (Nodo 1), a un sistema de distribución de agua potable proveniente de un embalse, cuyo nodo consta de una presión de 25.000kg/m2, por lo tanto la cota del embalse se determina de la siguiente manera:

Cota Embalse = Cota Nodo 1 + (P/γ)

cotaemb=520,00+250001000

→ cotaemb=545,00 msnm

NODO COTA (msnm)

1 520,

00

2 519,

90

3 519,

89

4 519,

73

5 519,

60

6 519,

53

7 519,

67

8 519,

42

9 518,

91

EMBALSE 545,

00

Determinación de la demanda base en los nodos:

Según la dotación obtenida en cada tramo de tubería, se distribuye de la siguiente manera:

Modelaje de la red de distribución:

El análisis del comportamiento del sistema de distribución de agua se realizó mediante el uso del software EPANET. Para ello se debe realizar el trazado de la red en dicho programa, asignando la información necesaria:

Nodos: cota, demanda base.Tuberías: longitud, diámetro, coeficiente de rugosidad.Embalse: cota.

Para el modelaje de la red, se consideró como caudal de diseño el Caudal Máximo Horario, por lo cual se debe usar un factor de amplificación de la demanda base, cuyo valor es igual a 2,5.

En lo que respecta al coeficiente de rugosidad de CHW, se considera el uso de tuberías de PVC, según la Norma INOS: CHW = 130.

Las longitudes de las tuberías se determinaron por medio de la herramienta AUTOCAD.

Para iniciar el modelaje de la red en el programa EPANET, se debe asignar un diámetro inicial en cada tramo de tubería, en este caso se consideraron diámetros de 200mm (8 pulgadas).

Modelada la red, se obtuvo los caudales en las tuberías y las presiones en los nodos, tomando en consideración que la Norma INOS especifica que dichas presiones deben estar comprendidas en un rango entre 20 y 70.

Como se puede observar, las presiones cumplen con lo establecido en la norma, sin embargo, las velocidades obtenidas son muy bajas, por lo tanto se debe disminuir el diámetro de las tuberías a 100mm (4 pulgadas).

Como se puede observar, las presiones cumplen con lo establecido en la norma, y las velocidades obtenidas son mayores en comparación al modelaje inicial, por lo tanto este sistema garantiza un buen funcionamiento de la red de distribución de agua potable, en el conjunto residencial.

DISEÑO DEL SISTEMA DE AGUAS NEGRAS

Caudal máximo de Aguas Negras:

Para determinar el caudal máximo de aguas negras, se debe determinar el gasto medio y el caudal de infiltración de las tuberías de concreto.

Qmax AN=c {(k∗R∗Q doméstico)+Qinf }

Dónde:

c = Factor de mayoración

k*R*Qdoméstico = Qm

Qinf = I * L

Cálculo de “c”:

Como se trata de una urbanización, que incluye tanto áreas residencial, como comerciales, institucionales y recreacionales: c = 2

Cálculo de k*R*Qdoméstico:

- K = Coeficiente poblacional:

K = 1+ 144+√ p

(Metodología de Harmon)

Dónde: P = Población = (Nro viviendas)*(Núcleo familiar) = (27viviendas) * (5personas)

P = 135 hab = 135 milesEntonces:

K = 1+ 144+√135

= 1.90

- R = Factor de reingreso Como las aguas negras representan un 80% de las aguas blancas: R = 80% = 0.8

- Qdoméstico = Caudal doméstico (lps) = Dotación (l/dia) *1dia

86400 seg

Los caudales domésticos para los tramos diseñados son:

TRAMO USO AREA DOTACION DOTACION TOTAL

M2 LPD LPS TRAMO LPS

1 - 2

PARCELA 1 364,23 1.900,00 0,022

0,31

PARCELA 2 229,74 1.700,00 0,020

PARCELA 3 227,65 1.700,00 0,020

PARCELA 4 227,03 1.700,00 0,020

PARCELA 5 228,21 1.700,00 0,020

PARCELA 6 231,13 1.700,00 0,020

PARCELA 7 236,53 1.700,00 0,020

PARCELA 8 223,28 1.700,00 0,020

PARCELA 9 198,00 1.500,00 0,017

PARCELA 10 220,50 1.700,00 0,020

PARCELA 11 270,92 1.700,00 0,020

PARCELA 12 204,40 1.700,00 0,020

PARCELA 13 204,40 1.700,00 0,020

PARCELA 14 204,40 1.700,00 0,020

PARCELA 15 204,40 1.700,00 0,020

PARCELA 16 180,00 1.500,00 0,017

2 - 3 PARCELA 17 361,93 1.900,00 0,022 0,022

3 - 4 PARCELA 18 269,28 1.700,00 0,020 0,02

4 - BV DESCARGA

PARCELA 19 204,40 1.700,00 0,020

0,201

PARCELA 20 204,40 1.700,00 0,020

PARCELA 21 204,40 1.700,00 0,020

PARCELA 22 301,25 1.900,00 0,022

PARCELA 23 261,86 1.700,00 0,020

PARCELA 24 180,00 1.500,00 0,017

PARCELA 25 180,00 1.500,00 0,017

GUARDERIA 292,18 1.200,00 0,014

PARQUE INF. 131,10 32,78 0,0004

AREA VERDE 2.202,25 4.404,50 0,051

5 - BV DESCARGA

COMERCIAL 69,62 696,20 0,01

0,05 VIGILANCIA 28,16 168,96 0,002

PARCELA 26 212,99 1.700,00 0,020

PARCELA 27 286,72 1.700,00 0,020

6 - BV DESCARGA COMERCIAL 321,48 3.214,80 0,04 0,04

DOTACION TOTAL 0,64

TRAMO USO Qdomestico k R K*R*Qdomestico

1 - 2 RESIDENCIAL 0,310

1,90

0,80 0,471


22 1,

90 0,

80 0,033


20 1,

90 0,

80 0,030

4 - BV DESCARGA

RESIDENCIAL 0,135

1,90

0,80

0,217 GUARDERIA 0,0

14 1,

00 0,

80

PARQUE INF. 0,00

04 1,

00 0,

80

AREA VERDE 0,0

51 0,

00 0,

80

5 - BV DESCARGA

RESIDENCIAL 0,040

1,90

0,80

0,069 COMERCIAL 0,0

08 1,

00 0,

80

VIGILANCIA 0,0

02 1,

00 0,

80

6 - BV DESCARGA COMERCIAL 0,040

1,00

0,80 0,032

Cálculo de Qinf:

Qinf = I * Lemp Dónde:

- I = 20000 ltsdia∗km

- L = Longitud de empotramiento de los ramales

Para una calzada de 6m de ancho, la longitud de empotramiento es de 3m, por lo tanto para cada tramo la longitud de empotramiento será igual al ramal principal más la cantidad de conexiones por 3m, por lo tanto los caudales de infiltración por tramos son los siguientes:

TRAMO Long. Colector (m)

Cant conexiones

Long. de Conex.

(m)

Total Long. de Emp.

(km)

I (litros/dia*km)

Qinf (lps)

1 - 2 95,730 16,

00 3,0

0 0,1

44 20.000,0

00 0,03

3

2 - 3 28,740 1,

00 3,0

0 0,0

32 20.000,0

00 0,00

7

3 - 4 21,520 1,

00 3,0

0 0,0

25 20.000,0

00 0,00

6

4 - BV DESCARGA 66,840 10,

00 3,0

0 0,0

97 20.000,0

00 0,02

2

5 - BV DESCARGA 42,900 4,

00 3,0

0 0,1

04 20.000,0

00 0,01

36 - BV DESCARGA 17,060 1, 3,0 0,0 20.000,0 0,00

00 0 20 00 5Por lo tanto, los caudales máximos de aguas residuales son los siguientes:

TRAMO c K*R*Qdomestico (LPS)

Qinf (LPS)

Qmax (LPS)

1 - 2 2 0,471 0,033 1,009

2 - 3 2 0,033 0,007 0,082

3 - 4 2 0,030 0,006 0,0724 - BV DESCARGA 2 0,217 0,022 0,4795 - BV DESCARGA 2 0,069 0,024 0,1646 - BV DESCARGA 2 0,032 0,005 0,073

Cálculo de QAN tránsito:

Tramo 1-2: QAN Tránsito BV 1−BV 2 = QAN BV 1−BV 2 → QAN Tránsito BV 8−BV 7 = 1.009 lps

Tramo 2-3: QAN Tránsito BV 2−BV 3 = QAN Tránsito BV 1−BV 2 + QAN BV 2−BV 3 = 1.009 + 0.082 QAN Tránsito BV 2−BV 3 = 1.091 lps

Tramo 3-4: QAN Tránsito BV 3−BV 4 = QAN Tránsito BV 2−BV 3 + QAN BV 3−BV 4 = 1.091 + 0.072 QAN Tránsito BV 2−BV 3 = 1.163 lps

Tramo 4-Bv-Descarga: QAN Tránsito BV 4−BV −D = QAN Tránsito BV 3−BV 4 + QAN BV 4−BV −D = 1.163 + 0.479 QAN Tránsito BV 2−BV 3 = 1.642 lps

Tramo 5-Bv-Descarga: QAN Tránsito BV 5−BV−D = QAN BV 5−BV−D → QAN Tránsito BV 8−BV 7 = 0.186 lps

Tramo 6-Bv-Descarga: QAN Tránsito BV 6−BV −D = QAN BV 6−BV−D → QAN Tránsito BV 8−BV 7 = 0.073 lps

Los caudales máximos de aguas residuales de transito por tramo, son los siguientes:

TRAMO Qmax (LPS) QTránsito (LPS)

1 - 2 1,009

1,009

2 - 3 0,0

82 1,0

91

3 - 4 0,0

72 1,1

63

4 - BV DESCARGA 0,479

1,642


0,164


0,073

Colocación de las bocas de visita:

Detalle de la Boca de Visita:

Detalle de la Zanja:

Según Normas INOS: Relleno mínimo = 1.15m

Según Normas INOS:

Para diámetros ɸ≤12pulg Distancia Máxima entre BV= 120m

Usando el Criterio de Máxima Economía con un diámetro mínimo de ɸ= 8pulg = 200mm y longitudes de tramos entre bocas de visitas menores de L= 120m, en ninguno de los tramos es necesario colocar bocas de visita intermedias.

Plano de planta de aguas negras:

Cálculo de pendientes:

Usando la ecuación de Manning:

Q=1n∗A∗R

23∗So

12

Dónde: n = Coeficiente de Manning: Para tuberías de concreto: n = 0.015

Usando el Criterio de Máxima Economía con un diámetro mínimo de ɸ= 8pulg = 200mm= 0.20m:

A=π∗∅2

4 (Área de la sección)A=π∗0.2002

4 = 0.0314m2

R=∅4 (Radio Hidráulico) R=0.20

4=0.05 m

So = Pendiente del perfil

Q= Caudal de aguas negras que transita por cada tubería (m3/seg)

Sustituyendo valores:

Tramo 1-2:

0.001009= 10.015

∗0.0314∗0.0523∗So

12 Despejando: So = 0.013‰

Tramo 2-3:

0.001091= 10.015

∗0.0314∗0.0523∗So


Tramo 3-4:

0.001163= 10.015

∗0.0314∗0.0523∗So


Tramo 4-Bv-D:

0.001642= 10.015

∗0.0314∗0.0523∗So


Tramo 5-Bv-D:

0.000164= 10.015

∗0.0314∗0.0523∗So


Tramo 6-Bv-D:

0.000073= 10.015

∗0.0314∗0.0523∗So


TRAMO Qmax (m3) Pendiente (‰)

1 - 2 0,00101 0,013

2 - 3 0,00109 0,015

3 - 4 0,00116 0,017

4 - BV DESCARGA 0,00164 0,033

5 - BV DESCARGA 0,00019 0,0003

6 - BV DESCARGA 0,00007 0,0010

Chequeo de las velocidades:

Según Normas INOS la velocidad mínima eficiente para arrastrar sólidos es de 0.60m/s, es decir: V≥0.6 m/s

Usando la ecuación de Manning:

Tramo 1-2: V=1n∗R

23∗So

12 = 1

0.015∗0.05

23∗(0.013∗10¿¿−3)

12=0.033 m /s¿

TRAMO Pendiente (‰) Velocidad (m/seg)

1 - 2 0,013 0,033

2 - 3 0,01

5 0,035

3 - 4 0,01

7 0,037

4 - BV DESCARGA 0,033 0,052

5 - BV DESCARGA 0,0003 0,0050

6 - BV DESCARGA 0,0010 0,0030

Todas las velocidades son menores a 0.60 m/s, por lo tanto no se cumple con las normas INOS, se debe buscar cual es la pendiente adecuada para cada tramo de manera que genere una velocidad mayor a 0.60m/s, ya que el cambio de diámetro es la última opción que se debe considerar.

Tramo 1-2:

Pendiente del terreno: P = ∆ij

Lij∗1000= 521,68−521,25

95,73∗1000=4.49 ‰ → P=4.49 ‰

- Por la ecuación de Manning se busca la velocidad:

¿ 10.015

∗0.0523∗(4.49∗10−3)

12 Despejando: → v = 0.61 m/s

Cuequeo: v = 0.61 ≥ 0.60 OK!! Por lo tanto: → I=4.49 ‰ - Por la ecuación de Manning se busca el Caudal:

Q= 10.015

∗0.0314∗0.0523∗(4.49∗10¿¿−3)

12=0.010903 m3 /s¿ → Q = 19.03 lps

Chequeo: Q = 19.03 ≥ 1.009 lps OK!!

Realizando la misma operación para los tramos restantes se obtiene:

Boca de Visita COTA TERRENO TRAMO Diferencia

de cotas

Long. Colector

(m)

Pendiente (‰)

Velocidad (m/seg)

Caudal (LPS)

Bv - Descarga 520,66 - - -

1 521,68 1 - 2 0,430 95,730 4,49 0,610 19,030

2 521,25 2 - 3 0,150 28,740 5,22 0,650 20,530

3 521,10 3 - 4 0,100 21,520 4,65 0,620 19,370

4 521,00 4 - BV DESCARGA 0,340 66,840 5,09 0,650 20,2705 520,90 5 - BV DESCARGA 0,2400 42,900 5,59 0,680 21,240

6 520,75 6 - BV DESCARGA 0,0900 17,060 5,28 0,660 20,640

519.7

5521.1

01.3

5

3

P=4.49‰

I=4.49‰

Q=19.03

V=0.61

Ø=8´´

P=4.65‰

I=4.65‰

Q=19.37

V=0.62

Ø=8´´

P=5,22‰

I=5,22‰

Q=20.53

V=0.65

Ø=8´´

P=5.09 ‰

I=5.09 ‰

Q=20.27

V=0.65

Ø=8´´

95.73

BV-1

0+214.8

3

1

28.74

BV-2

519.9

0521.2

50+119.1

0

2

1.35

68.84

BV-4

519.6

5521.0

00+068.8

4

41.3

5

L = 95,73m

DISTANCIAPROGRESIVA

BANQUEO

COTARASANTE

COTATERRENO

BV-3

BV-DESCARGA

DISTANCIA PARCIAL

PUNTO

L = 21,52m L = 28,74m

21.52

L = 68,84m

1.35

519.3

1520.6

6

520.3

3521,6

8

0.00

0+090.3

6

0+000.0

0

BV-D

1.35

PERFIL

DISTANCIAPROGRESIVA

BANQUEO

COTARASANTE

COTATERRENO

BV-DESCARGA

DISTANCIA PARCIAL

PUNTO

L = 42,91m

1.35

519.31

520.66

0.00

0+000.00

BV-D

PERFIL42.91

BV-5

519.55

520.90

0+042.91

5

1.35

BV-DESCARGA

DISTANCIA PARCIAL

PUNTO

L = 17,06m

1.35

519.31

520.66

0.00

0+000.00

BV-D

PERFIL

17.06

BV-6

519.40

520,75

0+017.06

6

1.35

DISTANCIAPROGRESIVA

BANQUEO

COTARASANTE

COTATERRENO

Proyecto Acueductos y Cloacas. La Montañita

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