Sistema de Abastecimiento de Agua Potable

ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE EN LA CIUDAD DE CHUCUITO

SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA

POTABLE

EN LA CIUDAD DE CHUCUITO

INTEGRANTES:


AGRADECIMIENTOS:

Nuestros profundos agradecimientos al Ing. Nestor Fernández Sila por el

desarrollo del curso de abastecimiento de agua y alcantarillado. Lo cual aporta

mucho en nuestra formación como futuros profesionales para la contribuir a

nuestra sociedad.


ÍNDICE

1. INTRODUCCION

1.1. Recursos hídricos en el mundo

1.2. Distrito de Chucuito

2. OBJETIVOS

2.1. Objetivo General

2.2 Objetivos específicos

3. ANTECEDENTES

3.1. Estudios previos

3.1.1. Estudio de la población

3.1.2. Estudio de las necesidades de consumo doméstico

diarias

3.2. Principales tipos de fuentes

3.2.1. Manantiales

3.2.2. Arroyos

3.2.3. Lagos y ríos

3.3. Cantidad y calidad del agua

3.4. Captación

3.4.1. Determinación del nivel del lago

3.5. Estudio topográfico

3.5.1 Reconocimiento del terreno mediante el GPS

3.6. Tipos de sistemas de abastecimiento de agua

3.6.1. Sistema cerrado con depósito de reserva

3.7. Calculo hidráulico

3.7.1. Hidrostática

3.7.1.1. Carga hidrostática

3.7.2. Hidrodinámica

3.7.3. Línea Piezométrica


3.7.4. Perdidas de carga

3.7.4.1. Perdidas de Cargas continúas

3.7.4.2. Perdidas locales

3.7.5. Golpe de ariete

3.7.5.1. Consecuencias

3.7.5.2. Cálculos de comprobación del golpe de ariete

3.8. Calculo de la bomba centrifuga

3.8.1. Dimensionamiento de bombas para la extracción de

agua

3.8.2. Carga neta positiva de aspiración (NPSH)

3.9. Depósito de agua

4. DESCRIPCIÓN DETALLADA DEL PROYECTO

4.1 Descripción de la propuesta seleccionada

4.2. Descripción general del sistema propuesto

4.2.1. Captación

4.2.2 Equipo de bombeo y líneas de impulsión

4.2.3 Reservorio

4.2.4. Línea de conducción o aducción

4.2.5. Red de distribución

4.2.4 Reservorio


4.2.6. Red de distribución

5. BASES DE CÁLCULO Y DISEÑO

5.1. Periodo y población de diseño

5.1.1. Consumo domestico

5.1.2. Dotación y cálculo de caudales

5.2. Partes del Sistema de abastecimientos a ejecutar

5.2.1. Captación

5.2.2. Impulsión

5.2.3.1. Cálculos de la motobomba

5.2.3.2. Análisis de las curvas características

5.2.3. Conducción o aducción

5.2.4. Reservorio


5.2.6.1. Tuberías del depósito

5.2.5. Líneas de Distribución

9. CONCLUSIONES

PLANOS (ADJUNTO AL CD)

MEMORIA DE CÁLCULO (ADJUNTO AL CD)


1. INTRODUCCIÓN

1.1. Recursos hídricos en el mundo

La crisis del agua supone caminar a diario largas distancias para obtener agua

potable suficiente, limpia o no, únicamente para salir adelante. Para otros,

implica sufrir una desnutrición evitable o padecer enfermedades causadas por

las sequias, las inundaciones o por un sistema de saneamiento inadecuado.

También hay quienes la viven como una falta de fondos, instituciones o

conocimientos para resolver los problemas locales del uso y distribución del

agua.

Además, millones de personas mueren cada año a causa de enfermedades

transmitidas por el agua que es posible tratar. Mientras que aumentan la

contaminación del agua y la destrucción de los ecosistemas, somos testigos de

las consecuencias que tienen sobre la población mundial el cambio climático,

los desastres naturales, la pobreza, las guerras, la globalización, el crecimiento

de la población, el decrecimiento la urbanización y las enfermedades,

incidiendo todos ellos.

Los datos actuales sobre este servicio confirman que aún queda mucho por

hacer:

Más de 2.600 millones de personas en el mundo carecen de saneamiento

adecuado, más del

40% de la población mundial. De ellos, 980 millones de niños y niñas carecen

de acceso a las Instalaciones de agua y saneamiento lo que afecta a todos los

aspectos de su vida. La falta de saneamiento adecuado está asociado a la

muerte de casi dos millones de niños y niñas cada año.

El 88% de las muertes producidas en el mundo por diarreas, segunda causa de

mortalidad infantil en el mundo, están relacionadas directamente con un déficit

en el abastecimiento de agua y el saneamiento.

2. OBJETIVOS

2.1. Objetivo General

El objeto de este proyecto es procurar el abastecimiento de agua apta para el

consumo humano al distrito de Chucuito que cuenta con una población actual


de 7,322 habitantes. Con esta acción pretendemos que mejore la calidad de

vida del distrito de Chucuito y contribuyamos a su desarrollo. Garantizando el

suministro de Agua potable a las personas de la población del distrito de

Chucuito se busca los siguientes objetivos:

Mejorar las condiciones de vida de los habitantes de la población,

promoviendo un desarrollo e inclusión del distrito de CHUCUITO para

llevarlo a vías de desarrollo social y económico.

Construir un sistema de agua potable, para que en la futura pueda

mantenerse en uso, y más aún, pueda ser ampliado si lo es requerido.

Construcción del sistema de abastecimiento de agua potable para la

población de CHUCUITO, provincia de Puno.

.

2.2 Objetivos específicos

Objetivo Específico: Construcción del sistema de abastecimiento de

agua potable para la población de CHUCUITO, provincia de Puno.

Dotación de agua potable

Descripción

- Garantizar el acceso al agua potable al distrito de Chucuito todo el año.

Indicadores Objetivamente Verificables

- Al cabo de un año, el suministro de agua se mantiene en todo el sistema.

- Al cabo de un año, la calidad del agua se mantiene dentro de los márgenes

de aptitud para el consumo humano.

Indicadores Objetivamente Verificables

- El 100% del origen del agua de consumo doméstico en las comunidades es

agua o bien de lluvia, por lo que no tiene minerales, o bien es tomada del rio

directamente por lo que tiene una gran cantidad de parásitos.

- Al cabo de un año la incidencia de enfermedades relacionadas con la calidad

del agua en el distrito ha disminuido un 20%.


3. ANTECEDENTES

En este apartado se describen todos los conceptos teóricos y herramientas que

se han

Utilizado para realizar.

3.1. Estudios previos

Se debe realizar un reconocimiento en el que se reflejen datos objetivos, como:

- Densidad de la población local.

Esta información se debe obtener del mayor número de habitantes posible para

poder contrastar opiniones. Una vez se haya comprobado que el distrito de

Chucuito apoya la instalación del proyecto. En conjunto, solo se deberá

proceder con la construcción del sistema si son viables ambos factores: los

técnicos y los humanos.

3.1.1. Estudio de la población

Es importante una medida precisa de la población ya que el número de

habitantes determinará los requisitos del sistema. La población de un pueblo, a

efectos de un sistema de abastecimiento de agua estará formado por toda

aquella persona que vaya a depender de dicho sistema para su consumo de

agua diario. Se debe incluir también a personas que, aunque no sean

residentes habituales vayan a estar empleando sus recursos de agua. Para

mediciones de población se debe intentar obtener los datos más verídicos

posibles. Se va explicar el método más utilizado:

-Hacer un listado por escrito de todas las viviendas existentes y los que habitan

en ellas ir por el distrito contando las casas individualmente y determinando los

habitantes que hay en cada una de ellas para distritos muy grandes, donde

esto no es factible, el procedimiento es:

-Calcular con estos datos el total de población abastecida por todos los puntos

de servicio, evidentemente, las mediciones serán tanto más precisas cuanto

mayor sea la muestra analizada.

3.2. Principales tipos de fuentes

3.2.1. Manantiales


Los manantiales son puntos donde el agua surge a la superficie desde una

fuente subterránea. Normalmente suelen tener un flujo de alrededor de 2 L/ sg.

aunque pueden ser más abundantes.

3.2.2. Arroyos

Son fuentes de agua no tan deseables, especialmente cuando corriente arriba

existen poblaciones humanas o zonas de pastoreo de ganado. De todas

maneras, en ocasiones las necesidades de la aldea no se pueden satisfacer

por otros medios y no queda mas remedio que emplearlo. También es una

fuente de agua que cambia notablemente con la época del ano en la que nos

encontremos. Es muy útil preguntar a los pobladores a cerca de los niveles que

llega a alcanzar el riachuelo o arroyo en temporada de lluvias o en temporada

seca.

3.2.3. Lagos y ríos

Recursos hídricos

Ese sistema hidrológico comprende cuatro cuencas principales: El lago Titicaca

(T), el río Desaguadero (D), el lago Poopó (P) y el lago Salar de Coipasa (S).

Estas cuatro cuencas forman el sistema de TDPS cuyo elemento principal, el

lago Titicaca (8.400 km3), es el más grande de América del Sur, el lago

navegable más alto del mundo y, según la cosmología inca, el origen de la vida

humana.

Hidrología

Cuatro grandes cuencas hidrográficas forman el sistema TDPS. El lago

Titicaca, al norte del sistema, es la más importante. Sus principales afluentes

se sitúan en territorio peruano. El más importante, el río Ramis, representa el

26% de la cuenca tributaria.

Los acuíferos principales se sitúan en las cuencas medias y bajas de los ríos

Ramis y Coata, en la cuenca inferior del río Ilave y en una franja que se

extiende desde el lago Titicaca hasta Oruro, bordeando la cordillera oriental. El

volumen total de las aguas subterráneas que alimentan el sistema es de 4 m3/s.


La mayoría de estas aguas son extraídas de pozos a través de tuberías

utilizadas para el suministro de agua a las ciudades. Es el caso de El Alto,

Oruro y otros pueblecitos.

Los niveles más altos de salinidad se encuentran al sur del sistema TDPS, por

dos razones: las precipitaciones más abundantes en la parte norte del sistema

reducen las concentraciones de sal disuelta, mientras que la evaporación,

mayor al sur del sistema, provoca el efecto inverso. Los valores de salinidad

máximos se encontraron en el lago salar de Coipasa donde la evaporación es

alta y la precipitación alcanza sólo los 200 mm por año.

Datos e información sobre los recursos hídricos

Desde la creación de la Autoridad Autónoma Binacional del Lago Titicaca (ALT)

en 1993, se han realizado varios esfuerzos con el fin de recopilar la información

disponible sobre los recursos hídricos del sistema TDPS. La mayor parte de la

información estaba dispersa y se conservaba en diferentes instituciones de

Bolivia y Perú.

La creación de la ALT y la elaboración del Plan Director permitió la

sistematización de los datos y de la información procedente de fuentes

diferentes y, actualmente, Bolivia y Perú comparten esta información a través

de la ALT.

Necesidades, usos y demandas

El agua potable y los sistemas del alcantarillado son muy deficientes en toda la

región TDPS, como muestra el cuadro que sigue. En las grandes ciudades,

aproximadamente el 60% de los habitantes (media) tiene acceso al agua

potable. El Alto es la única ciudad que cuenta con un sistema de tratamiento de

aguas residuales. El resto de las grandes ciudades del TDPS (Oruro, Puno y

Juliaca) no cuentan con una infraestructura ni con un tratamiento de aguas

residuales apropiado, lo que contribuye a la contaminación del agua.

Abastecimiento de agua potable y saneamiento en el

http://webworld.unesco.org/water/wwap/case_studies/titicaca_lake/index_es.shtml#top


sistema TDPS

Lado boliviano Lado peruano

Abastecimiento de

agua potable

(media)

24% 19%

Sistema de

alcantarillado

(media)

13% 20%

Cerca del 48% de las tierras del sistema TDPS se utiliza para la agricultura,

distribuidas como muestra el siguiente cuadro:

Uso de la agricultura en el sistema

TDPS

Cultivo 4,4%

Pastoreo 21,7%

Pastoreo-

silvicultura14,9%

Otros usos 7%

La mayor parte de las tierras utilizadas para la producción vegetal se sitúa en

torno al lago Titicaca. Sin embargo, únicamente el 17% de la superficie total es

realmente adecuada para el cultivo. Por lo tanto, la erosión y la degradación del

suelo son una de las preocupaciones principales. La fragmentación excesiva de

la propiedad es otro problema común en todo el sistema. Esta fragmentación

causa una baja productividad en los cultivos ya que los agricultores no pueden

utilizar la tecnología para aumentar su rendimiento.

El consumo de energía en esta región es bajo y la fuente principal de energía

es la biomasa (cerca del 70%); las personas que tienen acceso a la electricidad

son sobre todo las que viven en la ciudad.

Viviendas con electricidad en el


sistema TDPS

Lado

peruano21%

Lado

boliviano29,8%

Desafíos en la gestión de los recursos hídricos

La superficie del lago Titicaca se reparte equitativamente entre el Perú y

Bolivia, países que ejercen un derecho de condominio "exclusivo e indivisible"

sobre las aguas del lago. De hecho, el modelo de condominio no se aplica

únicamente a las aguas del lago Titicaca, sino también a la cuenca, con el fin

de asegurar una gestión integrada del sistema hídrico.

3.3. Cantidad y calidad del agua

Calidad del agua

Las aguas del Titicaca son límpidas y sólo levemente salobres, con salinidad

que van desde 5,2 hasta 5,5 partes por 1000.Las características físicas y

químicas del agua del Lago Titicaca han sido objeto de observaciones

puntuales en el curso de expediciones científicas y posteriormente, de datos

sobre periodos mucho más amplios.

En particular la bahía interior de Puno se encuentra con las aguas

contaminadas a raíz de las descargas de aguas servidas de la ciudad de Puno

sin el tratamiento adecuado

3.4. Captación

Consiste en simples tomas acopladas a un canal de derivación. Se utilizaran en

lagos en los cuales los mínimos de estiaje aportan el tirante de agua necesario

para derivar el caudal requerido. Deberán preverse rejas, tamices y compuertas

para evitar el ingreso de solidos flotantes.

3.4.1. Determinación del nivel del lago

SENAMHI:

https://es.wikipedia.org/wiki/Bah%C3%ADa_interior_de_Puno


SENAMHI Puno, informó que la escasez de lluvias en los últimos años habría

generado poca afluencia de agua al lago Titicaca, esto por causa de la escasez

de las precipitaciones pluviales en toda la región, entre el año 2009 y 2010,

periodo en el que habrá caído más el nivel del agua y en el 2011 se mantendría

debajo de lo normal.

Se debe a la irregularidad del clima en nuestra región, la cual genera la poca

afluencia del agua por los ríos que conectan al lago Titicaca, "desde el año

1914 hasta 2011 se ha mantenido esa variación, por ejemplo en el año 1986 se

ha tenido el nivel máximo encima de lo normal, la cual ha generado un clima

húmedo y por el contrario entre los años 1942- 1944 habría recaído el nivel del

agua generando clima seco” señalo.

El nivel promedio desde el año 1914-2011 del lago Titicaca estaría oscilando

de (3809.00 a 3809.94) msnm, esto representa al clima normal, (3806.58

a3809.00) msnm un clima seco y (3809.94 a 3811. 87) msnm clima húmedo,

además el representante agregó que para los próximos años no se puede

pronosticar los diferentes variaciones que pueda tener el lago Titicaca a causa

de la irregularidad del tiempo.

3.5. Estudio topográfico

En esta sección se pretende presentar los diferentes métodos para llevar a

cabo un estudio topográfico a lo largo de una ruta propuesta para el paso de

las tuberías del sistema de abastecimiento de agua. Se plantean el

reconocimiento del terreno por medio de un teodolito, de un GPS, y las del

googleearth siendo este último en el que más profundizaremos al ser el más

simple.

3.5.1 Reconocimiento del terreno mediante el GPS

El GPS o sistema de posicionamiento Global, Global Positioning System, es un

sofisticado sistema de orientación y navegación cuyo funcionamiento está

basado en la recepción y procesamiento de las informaciones emitidas por una

constelación de 24 satélites conocida como NAVSTAR, orbitando en diferentes

alturas a unos 20.000 km. por encima de la superficie terrestre.


3.6. Tipos de sistemas de abastecimiento de agua

Ya tenemos realizado el estudio de población, el de las fuentes y el topográfico.

Ahora, en este apartado, vamos a plantear una clasificación general de los

distintos tipos de sistemas de abastecimiento de agua por bombeo y gravedad

que podemos construir. La primera gran clasificación que podremos hacer será

diferenciando sistemas abiertos de sistemas cerrados, pero en nuestro caso

estudiaremos los sistemas cerrados

3.6.1. Sistema cerrado con depósito de reserva

En el proyecto que se va a ejecutar se va a utilizar este sistema. El depósito de

reserva acumula agua en momentos de bajo consumo, como por ejemplo por la

noche y cubre con esa agua las demandas más exigentes, como por la

mañana temprano. El depósito permite la obtención de agua en cualquier

momento del día pero requiere la instalación de grifería y el buen

mantenimiento de la instalación.

3.7. Calculo hidráulico

Antes de proceder al dimensionado y la construcción del sistema, vamos a

plasmar los fundamentos teóricos vigentes en un sistema de distribución y

abastecimiento de agua por bombeo y gravedad.

3.7.1. Hidrostática

La hidrostática es la parte de la Hidráulica que estudia los líquidos en reposo.

En este apartado, solo se destaca el caso en el que el agua está en reposo en

una tubería que pertenece a un sistema de abastecimiento de agua. En dicho

caso, el sistema está en equilibrio estático y las presiones que se miden son

iguales en cualquier punto. Es decir, que si en cualquier punto del sistema

insertamos un tubo piezometrico, la columna de agua que ascendería por dicho

tubo se elevaría hasta justamente la línea de carga estática del sistema, o lo

que es lo mismo, hasta el nivel más alto del sistema, por ejemplo, el de la

superficie libre de un deposito. A continuación, se incluye una representación

grafica de lo planteado.


3.7.1.1. Carga hidrostática

En hidráulica, por comodidad, las unidades que se suelen emplear para medir

presiones, en vez de bares (1 bar ≈ 1kg/cm2) son las equivalentes a la altura

en metros de la columna de agua de superficie 1cm2 que ejercería dicha

presión.

3.7.2. Hidrodinámica

Supongamos ahora que, en el caso anterior, se abre parcialmente la válvula de

control, permitiendo que circule un pequeño caudal de agua (suponiendo que el

tanque se rellena a la misma velocidad a la que va perdiendo el agua, de tal

manera que el nivel de la superficie permanezca constante). Lo que se

observara es que el nivel de las columnas de agua que hay dentro de los tubos

piezometricos instalados a lo largo de la tubería va a decrecer un poco.


3.7.3. Línea Piezométrica

La línea piezometrica es una indicación de la energía presente en cada punto

de la tubería. La distancia vertical desde la tubería a la línea piezometrica es la

medida de carga hidrostática y la diferencia entre la línea piezometrica y el

nivel estático representa la carga hidrostática que se ha perdido por fricciones.

Puesto que la presión del agua en los interfaces agua / aire es la atmosférica

(considerada como referencia cero), cada vez que nos encontremos en un

punto con estas características, la línea piezometrica deberá descender hasta

el cero también.


3.7.4. Perdidas de carga

3.7.4.1. Perdidas de Cargas continúas

Con la formula empírica de Darcy-Weisbach obtendremos valores de pérdidas

de carga mayores a las reales, especialmente cuanto mayor sea la velocidad (o

el caudal) del fluido. Es decir, que se obtienen resultados sobredimensionados.

Puesto que no hay gran diferencia entre procedimientos, se empleara la

experimental de Darcy- Weisbach, puesto que resulta más rápido de calcular.

3.7.4.2. Perdidas locales

Elementos como codos, tes, valvulas, etc. actúan como puntos concentrados

de pérdidas por fricción. Las pérdidas que ocasiona dependen de su forma y

del caudal que circule por ellos.

Estas pérdidas de carga se calculan obteniendo la longitud equivalente de

tubería que ocasionaría las mismas perdidas.

3.7.5. Golpe de ariete

El golpe de ariete es el fenómeno que se origina debido a que el agua es

ligeramente elástica (aunque en diversas situaciones se puede considerar

como un fluido no compresible). En consecuencia, cuando se cierra

bruscamente una válvula o un grifo instalado en el extremo de una tubería de

cierta longitud, las partículas de agua que se han detenido son empujadas por

las que vienen inmediatamente detrás y que siguen aún en movimiento. Esto

origina una sobrepresión que se desplaza por la tubería a una velocidad algo

menor que la velocidad del sonido en el agua. La sobrepresión genera tiene

dos efectos: comprime ligeramente el agua, reduciendo su volumen, y dilata


ligeramente la tubería. Cuando toda el agua que circulaba en la tubería se ha

detenido, cesa el impulso que la comprimía y, por tanto, esta tiende a

expandirse.

3.7.5.1. Consecuencias

Este fenómeno es muy peligroso, ya que la sobrepresión generada puede

llegar a entre 60 y 100 veces la presión normal de la tubería, ocasionando

roturas en los accesorios instalados en los extremos (grifos, valvulas, etc.).

La fuerza del golpe de ariete es directamente proporcional a la longitud del

conducto, ya que las ondas de sobrepresión se cargaran de más energía, e

inversamente proporcional al tiempo durante el cual se cierra la llave: cuanto

menos dura el cierre, mas fuerte será el golpe.

3.7.5.2. Cálculos de comprobación del golpe de ariete

GOLPE DE ARIETE

Donde:

a = Velocidad de propagación (m/s)

D =Diámetro interior de la tubería (m)

e = Espesor de la tubería (m)

Emat =Módulo de elasticidad del material PVC

(3*10^8kg/m2)

Ea = Módulo de elasticidad del agua

3.8. Calculo de la bomba centrifuga

Una bomba centrifuga es un tipo de bomba hidráulica que transforma la

energía mecánica de un impulsor rotatorio llamado rodete en energía cinética y

potencial requeridas. El fluido entra por el centro del rodete, que dispone de

unos alabes para conducir el fluido, y por efecto de la fuerza centrífuga es

impulsado hacia el exterior, donde es recogido por la carcasa o cuerpo de la

𝑎=1420/√(1+(𝐸_𝑎∗𝐷)/(𝐸_𝑚𝑎𝑡∗𝑒))


bomba, que por el contorno su forma lo conduce hacia el tubo de salida o hacia

el siguiente rodete (siguiente etapa).

Por tanto, en una bomba dada que funcione a cierta velocidad y que maneje un

volumen definido de líquido, la energía que se aplica y transfiere al líquido, es

la misma para cualquier líquido sin que importe su densidad. Por tanto, la carga

o energía de la bomba se debe expresar en pies o en metros y es por eso por

lo que se denomina genéricamente como "altura".

Calculo potencia teorico del Motor (PM):

3.8.1. Dimensionamiento de bombas para la extracción de

agua

El dimensionamiento de equipos para la extracción de agua se realiza después

de definir los parámetros de la perforación que se van a utilizar, el caudal de

producción o caudal que se pretende usar, el nivel estático y el nivel dinámico

para el caudal deseado. Otro factor necesario es la ejecución de un pequeño

proyecto de instalación donde deben determinarse los datos referentes a la

distancia del pozo de extracción al tanque de agua, el desnivel (altura

manométrica) los diámetros de aspiración y elevación, la longitud de los tramos

de cañerías y la definición de las conexiones necesarias (llaves, curvas,

valvulas, etc.). Esas informaciones permiten el cálculo de la altura manométrica

total que, conjuntamente con el valor de caudal deseado del proyecto,

determinara el modelo de bomba a emplear, mediante la consulta al catálogo

del fabricante, que informa también la curva de rendimiento de la bomba y la

potencia del motor exigida para el caso específico.

3.8.2. Carga neta positiva de aspiración (NPSH)

Un parámetro que requiere especial atención en el diseño de bombas es la

denominada carga neta positiva de aspiración, la cual es la diferencia entre la

𝑄𝑏=(𝑄𝑚𝑑∗24)/𝑁𝑃𝑏=(𝑄𝑏∗𝐻𝐷∗)/(75∗𝑛)𝑃𝑀=1.15*Pb


presión existente a la entrada de la bomba y la presión de vapor del líquido que

se bombea. Esta diferencia es la necesaria para

evitar la cavitación. La cavitación produce la vaporización súbita del líquido

dentro de la bomba, reduce la capacidad de la misma y puede dañar sus partes

internas. En el diseño de bombas destacan dos valores de NPSH, el

NPSHdisponible y el NPSHrequerido. El NPSH requerido es función del rodete,

su valor, determinado experimentalmente, es proporcionado por el fabricante

de la bomba. El NPSH requerido corresponde a la carga mínima que necesita

la bomba para mantener un funcionamiento estable.

SEGÚN EL RNE LA DIFERENCIA ENTRE el NPSHdisponible y el

NPSHrequerido. SERA MAYOR A 0.5M

3.9. Depósito de agua

En cuanto a las dimensiones del tanque, la capacidad de almacenamiento se

basa principalmente en las necesidades de agua del distrito de Chucuito y en el

caudal aportado por la fuente de la que se capta el agua. La idea es que se

pueda cubrir la necesidad de agua del distrito de Chucuito en horario de

máxima demanda gracias al agua que se ha ido almacenando en horario de

demanda más baja.

4. DESCRIPCIÓN DETALLADA DEL PROYECTO

4.1 Descripción de la propuesta seleccionada

Para dar solución al abastecimiento de agua potable al distrito de Chucuito se propone realizar la captación en el lago Titicaca. El agua de la captación pasa por los tratamientos físicos antes de ser bombeada hasta un depósito de distribución elevado a construir en un punto alto. De esta manera el agua puede ser distribuida por gravedad hacia las fuentes que van a estar distribuidas en el pueblo. Según lo anterior, el sistema estara integrado por los elementos siguientes.

4.2. Descripción general del sistema propuesto

4.2.1. Captación

Para realizar esta captación la toma de la derivación se va a reforzar con

hormigón en los bordes y en el fondo. Al aplicar estas medidas a la


canalización se evitara, que en las diferentes crecidas del lago se obstruya o se

deforme la derivación.

Es muy importante a la hora de realizar la derivación que exista suficiente

pendiente para que el agua alcance los filtros llegar a los filtros de arena y para

que el rebosadero vierta del lago.

Las dimensiones profundidad de 40 cm y un ancho de 50 cm, con un caudal

mínimo de 50 m3/h, a una velocidad de 0,6 m/s. Este caudal será el necesario

para asegurar el servicio continuo de agua a los filtros lentos, contando con las

pérdidas de carga y la evaporación.

4.2.2 Equipo de bombeo y líneas de impulsión

CALCULO DE LA LINEA DE IMPULSIÓN BOMBA

Se adjunta los respectivos planos en planta y el perfil longitudinal de la línea de

impulsión.

Calculo de la potencia de la bomba

Datos:

Qmd (lt/s) = 7.932 l/s

N = 8 Hr = 28800 S

N = 70 %

Caudal de diseño de Bombeo (Qb):

Reemplazando datos:

Qb = 24 l/s = 0.024 m3/s

𝑄𝑏=(𝑄𝑚𝑑∗24)/𝑁


Calculo potencia de la Bomba(Pb):

Reemplazando datos:

Pb = 70 HP

Calculo potencia teorico del Motor (PM):

Reemplazando datos:

PM = 80.443 HP

Diametro y perdida de carga

Diametro economicos (D):

Reemplazando datos:

D = 152 mm

DIAMETRO COMERCIAL:

D = 160 mm

Esp.tubo "e" = 11mm

D (pulg) = 6 ``

𝑃𝑏=(𝑄𝑏∗𝐻𝐷∗)/(75∗𝑛)

𝑃𝑀=1.15*Pb

𝐷=1.3∗(𝑁/24)^0.25∗√(𝑄)


Velocidad (V):

La velocidad del agua en la boca de entrada de la bomba

Donde A = 0.020 m2

Reemplazando datos:

V = 1.18 m/s

Presión dinámica (HD):

HD = Hs + Hl + Hm

Donde:

Hs = Altura estática (m)

Hl = Perdida de energía por longitud (m)

Hm = Perdida de energía por accesorios (m)

CALCULO DE LA ALTURA DINAMICA (HD)

ALTURA ESTATICA

Hs = 139 m

4.2.3 Reservorio

PREDIMENSIONAMIENTO DEL RESERVORIO

Se diseñara un reservorio de base cuadrada, debido a su simetría facilitara los

cálculos, correcciones y comportamiento.

Se seleccione una proporción h/L:= 0.51

𝑉=𝑄𝑏/𝐴


h: Altura del Reservorio = 4.780 m Escogido: 4.8 m

L: Lado del cuadrado Base. = 9.373 m Escogido: 9.4 m

Por motivos de simplificación y el proceso constructivo se adopto medidas

redondeadas respecto a las obtenidas

La proporción se eligió de 0.51 por motivos de estética.


CALCULO DE LINEA DE ADUCCION

Se adjunta los respectivos planos en planta y el perfil longitudinal de la línea de

aducción.

RECOMENDACION DE RNE

Veloc.

Max. =

5.00 m/seg

Veloc.

Min. =

0.60 m/seg

FORMULA A UTILIZAR: HAZEM Y WILLIAMS

DATOS PARA EL CÁLCULO

Presion residual en la cota de entrega: = 10 m.c.a.

Carga total disponible: = 49.1 m

Cota de agua espejo = 3960.00 m.s.n.m

Caudal Max. Diar. Q = 7.93 l/seg

Altura de zanja = 1.2 m


RESULTADOS

Perdida total (m) = 27.11

Altura Estatica (m) = 59.10

Presion de Entrega

(m)=

31.99

Cota de entrega del

tubo =

3900.90

Cota de entrega

(terreno)=

3902.10

SEGÚN RNE:

TIPO DE

TUBERIA :

Fibra de vidrio Veloc.

Max. =

1.98

m/seg

VERDADE

RO

Coef. Flujo (C)

=

150 veloc.

Min. =

1.39

m/seg

VERDADE

RO

PROVEEDORE

S :

NICOL

L

PACC

O

OTRO

S

CLASE: 15

NICOLL

Ø comercial (mm)

clase 5 clase 10 clase 7.5 clase 15

63 63 63 63

75 75 75 75

90 90 90 90

110 110 110 110

140 140 140 140


160 160 160 160

200 200 200 200

250 250 250 250

315 315 315 315

355 355 355

400 400 400

4.2.5. Red de distribución (ADJUNTO AL DIBUJO)

5. BASES DE CÁLCULO Y DISEÑO

5.1. Periodo y población de diseño

PERIODO DE DISEÑO

Se opto por 20 años, debido a dos factores fundamentalmente:

La población del distrito de Chucuito esta en constante decrecimiento

según las estadísticas por ello el sistema aun cuando sea por bombeo

será capaz de funcionar en tal periodo óptimamente, sujeto a un estricto

control, reparación, mantenimiento y compra de nuevos materiales

cuando sea necesario.

La fuente de captación es constante, es decir el Lago Titicaca el cual es

la fuente de captación según datos históricos a mantenido un nivel

mínimo constante, por ello se garantiza su funcionalidad para el sistema

de abastecimiento de agua, por ello es posible establecer un periodo de

diseño largo.

POBLACION FUTURA

DATOS ESTADISITICOS DEL DISTRITO DE CHUCUITO


AÑO

POBLACIO

N

ZONA

URBANA

ZONA

RURAL

2000 9,341 3736 5,605

2001 9,202 3681 5,521

2002 9,062 3625 5,437

2003 8,918 3567 5,351

2004 8,771 3508 5,263

2005 8,618 3447 5,171

2006 8,459 3384 5,075

2007 8,294 3318 4,976

2008 8,129 3252 4,877

2009 7,963 3185 4,778

2010 7,801 3120 4,681

2011 7,640 3056 4,584

2012 7,480 2992 4,488

2013 7,322 2929 4,393

2014 7,166 2866 4,300

2015 7,012 2805 4,207

FUENTE: Instituto Nacional de Estadística e Informática

Es necesario mencionar que el Instituto Nacional de Estadística e Informática

maneja datos absolutos, es decir población total (zona urbana mas zona rural)

de acuerdo a esta misma entidad la zona urbana es del 40% de la población

total.

De acuerdo a esto se fijo la población urbana que es la población beneficiada

con el sistema de abastecimiento de agua para el distrito de Chucuito, y es

definida como la población actual con el cual se diseña el sistema de

abastecimiento de agua.

ESTUDIOS DE POBLACION


CALCULO DE LA POBLACION FUTURA

Se empleo tres métodos para el cálculo de la población futura:

METODO LINEAL

METODO GEOMETRICO

METODO DE LA PARABOLA DE 2º GRADO

1 .METODO LINEAL

Pf = 1402 habitantes

2. METODO GEOMETRICO

Pf = 1988

3. METODO DE LA PARABOLA DE 2º GRADO

Pf = 2276

De acuerdo a estos tres métodos se observa un decrecimiento de la población

del distrito de Chucuito, por lo cual deberíamos de elegir el obtenido por el

METODO DE LA PARABOLA DE 2º GRADO ya que es el que estima una

mayor población, considerando un factor de seguridad que nos permita

controlar un aumento sorpresivo o un decrecimiento anormal de la población.

Pero haciendo un análisis mas profundo si diseñamos con esta población

futura, esto no cumpliría para los primeros años ya que la población actual es

mayor que la población futura, entonces es necesario tener en cuenta este

aspecto.

Por ello se eligió como población futura igual a la población actual, además

esto nos permitirá en el transcurso del funcionamiento del sistema de


abastecimiento de agua posibles aumentos de poblaciones temporales que

pueden darse por razones sociales, es decir eventos que involucren gran

cantidad de personas, fiestas , programas, etc.

Finalmente adoptamos

Pf = Pactual = 2929 habitantes

5.1.1. Dotación y cálculo de caudales

DOTACION, CONSUMO Y ALMACENAMIENTO

DOTACION DE AGUA

La dotación media diaria por habitante es la media de los consumos

registrados durante el año.

Debido a no contar con datos estadísticos del consumo medio diario anual de

los habitantes de la ciudad de Chucuito se opto por lo indicado según el

REGLAMENTO NACIONAL DE EDIFICACIONES, en clima frígido

180 l/hab/dia.

Dotación futura

Es opcional el cálculo de la dotación futura. Si se opta por realizar este calculo,

se realizara por medio de la siguiente ecuación:

Donde:

Df: Dotación futura

Di: Dotación inicial


d: Variación anual de la dotación

n: Número de años en estudio

No se considero la dotación futura debido al decrecimiento poblacional del

distrito de Chucuito y la invariabilidad del consumo de agua de los habitantes

de este distrito a lo largo de los años.

VARIACIONES DE CONSUMO

Según el RNE, se recomienda que los valores de las variaciones de consumo

referidos al promedio diario anual deban ser fijados en base a un análisis de

información estadística comprobada.

Máximo anual de la demanda Diaria: 1.3 (k1)

Máximo anual de la demanda horaria: 1.8 – 2.5 (k2)

Para el cálculo del Caudal promedio anual (Consumo Promedio) aplicamos la

siguiente formula:

Donde:

Pf: Población futura = 2929 hab

d : Dotación = 180 l/hab/dia

Reemplazando los datos:

Qp: = 6.10 l/seg (caudal promedio anual)

Caudal máximo diario


El Cosumo Maximo Diario de una serie de registros observados durante los

dias del año esta dado por:

Donde:

K1 : Constante (Revisar K1) = 1.3

Qp: Consumo Promedio anual = 6.10 l/seg

Reemplazando datos:

Qmd = 7.93 l/seg

Se opto k1 = 1.3 según lo indicado en el REGLAMENTO NACIONAL DE

EDIFICACIONES, debido a no contar con datos estadísticos de consumo de la

población de Chucuito.

Caudal máximo Horario

El Consumo Maximo Horario se define como la hora de máximo consumo las

24 horas del día.

Donde:

K2 : Constante (Revisar K2) = 1.8

Qp: Consumo Promedio = 6.10 l/seg

Reemplazando datos:

Qmh = 10.98 l/seg


Se considero K2 = 1.8 debido fundamentalmente al decrecimiento poblacional

del distrito de Chucuito y a la poca actividad económica, social, cultural que se

tiene en el distrito en general.

5.2. Partes del Sistema de abastecimientos a ejecutar

5.2.1. Captación

En el lago se va a colocar un pequeño azud de hormigón para asegurar el caudal necesario en la entrada.Para realizar esta captación la toma de la derivación se va a reforzar con hormigón en los bordes y en el fondo. Al aplicar estas medidas a la canalización se evitara, que en las diferentes crecidas del lago se obstruya o se deforme la derivación.

5.2.2. Impulsión

5.2.3.1. Cálculos de la motobomba

GOLPE DE ARIETE

Donde:

a = Velocidad de propagacion (m/s)

D = Diametro interior de la tuberia (m)

e = Espesor de la tuberia (m)

Emat =Modulo de elasticidad del material PVC

(3*10^8kg/m2)

Ea = Modulo de elasticidad del agua

Reemplazando datos:

a = 447.73 m/s

𝑎=1420/√(1+(𝐸_𝑎∗𝐷)/(𝐸_𝑚𝑎𝑡∗𝑒))


Calculo del tiempo critico (tc)

Donde:

L = Longitud total (m)

Reemplazando datos:

Tc = 9.3 s

Calculo de presion por golpe de ariete :

Reemplazando datos:

Hi = 54.02 m

Calculo de Pmax (presion maxima)

Reemplazando datos:

Pmax = 193.02 m

CAVITACIÓN DE LA BOMBA CENTRIFUGA

𝑡𝑐=(2∗𝐿)/𝑎

𝐻_𝑖=(𝑎∗𝑉)/𝑔

P𝑚𝑎𝑥=𝐻𝑖+Hs


Pvapor / γ = 0.239 m

Patm = 1.01 bar

Zaspiración = 6 m

hf,(aspiración) = 0.016 m

Qb = 24 l/s

NPSHd = 3.68510593

NPSHr = 0.75606

NPSHd – NPSHr = 2.929 m > 0.5 m

POR LO TANTO NO CAVITARA

5.2.3. Conducción o aducción

PERDIDAS POR LONGITUD Y PERDIDAS LOCALES

Perdidas locales:

Se presenta el siguiente cuadro de accesorios usados en las linea de impulsion

(plano : perfil longitudinal y en planta de las lineas de impulsion el cual se

adjunta)

ACCESORIOS Canti

dad

Diamet

ro en

pulgad

as

K K

Total

Válvula de retención

horizontal (check)

01 6 1.5 1.5

Válvula de

aire

01 6 5.1 5.1

Codos 01 6 0.24 0.24


estandar 45º

Codos estandar

90º de radio largo

02 6 0.24 0.48

Codos de 22.5 08 6 0.22 1.76

Válvula de pie de

disco con bisagra

00 1 1/4 1.7 0

Válvula de pie de

disco con bisagra

00 1 1.7 0

Válvula de pie de

disco con bisagra

00 1 1/2 1.7 0

Válvula de pie de

disco con bisagra

00 1 1.7 0

Válvula de pie de

disco con bisagra

00 1 1/2 1.7 0

Válvula de pie de

disco con bisagra

00 1 1/4 1.7 0

Válvula de pie de

disco con bisagra

00 1 1/4 1.7 0

Válvula de pie de

disco con bisagra

00 1 1/4 1.7 0

Sumatoria de K total 9.08

Hm = 0.65 m

Perdidas por longitud:

𝐻𝑚=∑▒𝐾∗𝑉^2/(2∗𝑔)


Longitud deL tramo (L):

L = 2083 m

Propiedades fisicas del agua:

Temperatura

ºC

Peso

específico

(kN/m3)

Densidad

(kg/m3)

Módulo de

elasticidad

(kN/m2)

Viscosidad

dinámica

(N·s/m2)

Viscosidad

cinemática

(m2/s)

Presión

de vapor

(kN/m2)

20 9.789 998.2 2.170E+06 1.003E-06 1.003E-06 2.34

Numero reynolds:

Donde:

= Viscosidad cinemática.

NR = 188800

Rugosidad absoluta del conducto (ϵ) :

MATERIAL ϵ

Plástico (PVC) 0.0015

Calculo de la fricción:

SWAMME –JAIN

Reemplazando datos:

𝐻𝑓=𝑓∗𝐿/𝐷∗𝑉^2/(2∗𝑔)

𝑁𝑅=(𝑉∗𝐷)/𝑣𝑣

𝑓=0.25/[log(𝜖/(3.7∗𝐷)+5.74/〖𝑁𝑅〗^0.9 ]^2


f = 0.01579

Finalmente:

Hf = 14.68 m

Presión dinámica (HD):

HD = 154.325 m

5.2.4. Reservorio

VOLUMENES DEL RESERVORIO

VOLUMEN DE REGULACION

Debido a que no se cuenta con datos del diagrama de masas correspondiente

a las variaciones horarias, se usara el 25% del Q promedio anual.

Volumen de regulación = 395.39 m3

Se multiplico por una constante k = 24 / 8, debido a que el sistema es por

bombeo de 8 horas diarias, lo cual incrementara las dimensiones del

reservorio.

VOLUMEN CONTRA INCENDIOS

No se considero volumen contra incendios debido a que la población es menor

de 10000 habitantes y también por lo antieconómico que resulta y la poca

presencia de incendios en el distrito de Chucuito en los últimos años.

VOLUMEN DE RESERVA


Se usa un porcentaje mínimo (5%) del volumen de regulación debido a la

población (2929 habitantes)

Vol. de reserva = 0.05 * 395.39 m3

Vol. de reserva = 19.77 m3

VOLUMEN DEL RESERVORIO = Volumen de regulación + Volumen contra

incendios + Volumen de reserva

VOLUMEN DE RESERVORIO = 415.16 m3

Debido al proceso constructivo y aspectos simplificatorios se opto por:

VOLUMEN DE RESERVORIO = 420 m3

PREDIMENSIONAMIENTO DEL RESERVORIO

Se diseñara un reservorio de base cuadrada, debido a su simetría facilitara los

cálculos, correcciones y comportamiento.

Se seleccione una proporción h/L:= 0.51

h: Altura del Reservorio = 4.780 m Escogido: 4.8 m

L: Lado del cuadrado Base. = 9.373 m Escogido: 9.4 m

Por motivos de simplificación y el proceso constructivo se adopto medidas

redondeadas respecto a las obtenidas

La proporción se eligió de 0.51 por motivos de estética.

5.2.6.1. Tuberías del depósito

5.2.5. Líneas de Distribución

9. CONCLUSIONES


Se recomienda el uso de bibliografía valida en el país en el que se ejecuta el proyecto, y/o de autores de certera confianza de sus estimaciones.

El uso de valores reales garantiza un trabajo valido y verídico, con el cual el diseño se verá positivamente afectado.

Es recomendable considerar los factores que afectan en la zona el donde se pretende realizar el proyecto, para tener una buena elección de valores que requieran de criterio del proyectista.

La ubicación del proyecto puede afectar seriamente en su diseño, empezando por la topografía, su clima, relieve, zona social y otros.

Si el proyecto trae un beneficio que amerite la inversión del costo del proyecto, será correcto el diseño y propuesta del proyecto en la zona. Caso contrario, se pueden seleccionar o tomar en cuenta otras opciones que generen mayor benéfico a la población para asegurar su crecimiento.

PLANOS (ADJUNTO AL CD)

MEMORIA DE CÁLCULO (ADJUNTO AL CD)

Sistema de Abastecimiento de Agua Potable

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