Tesis- Danilo Cueva

UNIVERSIDAD TCNICA PARTICULAR DE LOJALa Universidad Catlica de Loja

TITULACIN DE INGENIERO CIVIL

Estudio y diseo del sistema de agua potable para los barriosGuisaceo Y Mostazapamba pertenecientes a la parroquiaSumaypamba, cantn Saraguro, provincia de Loja

Trabajo de fin de Titulacin

AUTOR: Cueva Torres Danilo Walter.

DIRECTOR: Pineda Puglla Edgar Ivn, Ing.

LOJA ECUADOR

2013

ESTUDIO Y DISEO DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE PARA LOS BARRIOS GUISACEO Y MOSTAZAPMABAPERTENECIENTES A LA PARROQUIA SUMAYPAMBA, CANTON SARAGURO, PROVINCIA DE LOJA"

TITULACIN DE INGENIERIA CIVIL

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CERTIFICACIN

Ing. Edgar Ivn Pineda PugllaDIRECTOR DEL TRABAJO DE FIN DE TITULACIN

CERTIFICA:

Que el presente trabajo, denominado:Estudio y diseo del sistema de aguapotable para los barrios Guisaceo y Mostazapamba pertenecientes a laparroquia Sumaypamba, cantn Saraguro, provincia de Loja, realizadopor el profesional en formacin: Cueva Torres Danilo Walter; cumple con losrequisitos establecidos en las normas generales para la Graduacin en laUniversidad Tcnica Particular de Loja, tanto en el aspecto de forma como decontenido, por lo cual me permito autorizar su presentacin para los finespertinentes.

Loja, Enero 2013

_________________________Ing. Edgar Ivn Pineda Puglla

DIRECTORCI: 1103992739



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CESIN DE DERECHOS

Yo, Cueva Torres Danilo Walter, declaro ser autor del presente trabajo y eximoexpresamente a la Universidad Tcnica Particular de Loja y a susrepresentantes legales de posibles reclamos o acciones legales.

Adicionalmente declaro conocer y aceptar la disposicin del Art. 67 del EstatutoOrgnico de la Universidad Tcnica Particular de Loja que en su partepertinente textualmente dice: Forman parte del patrimonio dela Universidad lapropiedad intelectual de investigaciones, trabajos cientficos o tcnicos y tesisde grado que se realicen a travs, o con el apoyo financiero, acadmico oinstitucional (operativo) de la Universidad

_________________________Cueva Torres Danilo Walter

CI: 1104597271



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AUTORA

Las ideas, conceptos, procedimientos y resultados vertidos en el presentetrabajo de fin de carrera, son de exclusiva responsabilidad del autor.

________________________Cueva Torres Danilo Walter



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DEDICATORIA

De todo corazn y con mucha gratitud dedico este trabajo:

A Dios y a la Virgen Santsima del Cisne por iluminarme en el camino parallegar a la meta.

A mis padres Bolvar Cueva y Nancy Torres por darme su apoyo incondicionalen todos los momentos de mi vida, por darme su amor y comprensin paraseguir adelante.

A mi esposa Karen Vernica y a mi hija Domnica Da por ser la razn de mvivir, por ser la esperanza de un nuevo camino y darme las fuerzas necesariaspara conseguir esta meta.

A mis hermanos Jos Bolvar, Nancy Gardenia, Efrn Alexander por darme elapoyo diario para lograr este objetivo.

A todos mis familiares, amigos y amigas, que son parte fundamental de estelogro y que estuvieron prestos a brindar su ayuda cuando se los necesitaba.

Danilo Walter.



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AGRADECIMIENTOS

Deseo expresar mi ms sincero agradecimiento por el apoyo brindado:

A la Universidad Tcnica Particular de Loja, a sus dignas autoridadesadministrativas y acadmicas que colaboraron con la realizacin de esteproyecto, a todos los docentes de Ingeniera Civil de quienes recib unaadecuada formacin y preparacin tcnica que me servir para ejercer demejor manera la profesin de Ingeniero Civil.

Al Ing. Edgar Pineda Puglla, quin aport con sus valiosos conocimientos paraque la presente investigacin termine de forma exitosa.

Al Gobierno Descentralizado Parroquial de Sumaypamba, por darme laoportunidad de desarrollar mi trabajo de graduacin.

A mi hermano Jos Bolvar por todo su apoyo incondicional, por sus sabiosconsejos para desarrollar la presente investigacin.

A todos mis amigos, especialmente a Pablo Erazo por todo el apoyo, los viajes,las caminatas y malas noches que se pas para desarrollar el proyecto.

El Autor.



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NDICE DE CONTENIDOS

CERTIFICACIN iiCESIN DE DERECHOS iiiAUTORA ivDEDICATORIA vAGRADECIMIENTOS viNDICE DE CONTENIDOS viiARTCULO TCNICO xv



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Contenido1. Identificacin del proyecto .................................................................................................11.1 Organizacin solicitante .............................................................................................11.2 Ttulo del proyecto.......................................................................................................11.3 Introduccin..................................................................................................................11.4 Planteamiento del problema......................................................................................21.5 Justificacin..................................................................................................................21.6 Objetivos del proyecto ................................................................................................31.6.1 Objetivo general ..................................................................................................31.6.2 Objetivos especficos..........................................................................................3

1.7 Antecedentes ...............................................................................................................31.7.1 Localizacin geogrfica......................................................................................31.7.3 Clima .....................................................................................................................41.7.4 Topografa de la zona.........................................................................................41.7.5 Vas de acceso ....................................................................................................5

1.8 Aspectos socio-econmicos ......................................................................................51.8.1 Actividad econmica...........................................................................................51.8.2 Vivienda ................................................................................................................51.8.3 Nivel cultural.........................................................................................................61.8.4 Servicios pblicos................................................................................................71.8.5 Servicios bsicos.................................................................................................71.8.6 Servicio de radio y televisin .............................................................................8

1.9 Aspectos sanitarios del sitio de estudio...................................................................81.9.1 Red del sistema de agua potable .....................................................................81.9.2 Disposicin de residuos lquidos.......................................................................91.9.3 Disposicin de residuos slidos........................................................................91.9.4 Organizacin comunitaria ..................................................................................9

1.10 Sistema existente ........................................................................................................91.11 Anlisis........................................................................................................................11

BASES DE DISEO...............................................................................................................122.1 Periodo de diseo .....................................................................................................122.2 Poblacin de diseo..................................................................................................132.2.1 Poblacin actual ................................................................................................13



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2.2.2 Poblacin futura de diseo ..............................................................................142.3 Seleccin de niveles de servicio .............................................................................162.4 Usos y consumos de agua ......................................................................................172.5 Caudales de diseo ..................................................................................................20

DISEO DE LAS UNIDADES DEL SISTEMA DE AGUA POTABLE.....................243.1 Estudios topogrficos ..............................................................................................243.2 Estudios de suelos ....................................................................................................243.3 Trabajos de gabinete ................................................................................................263.3.1 Diseo de los componentes del sistema de agua potable .........................263.3.2 Captacin............................................................................................................373.3.3 Filtro lento descendente ...................................................................................463.3.4 Sistemas de desinfeccin ................................................................................553.3.5 Reserva o almacenamiento .............................................................................593.3.6 Conexiones Domiciliarias.................................................................................66

3.4 Evaluacin ambiental del proyecto.........................................................................673.5 Presupuesto y cronograma del sistema de agua potable...................................73

CLCULO HIDRULICO DE LAS REDES ....................................................................744.1 Red de conduccin ...................................................................................................744.1.1 Tipo de tubera a utilizarse en la conduccin................................................754.1.2 Prdidas de carga .............................................................................................754.1.3 Velocidades........................................................................................................764.1.4 Caractersticas de la conduccin....................................................................764.1.5 Dispositivos reductores de presin.................................................................774.1.6 Sistema de conduccin adoptado...................................................................804.1.7 Clculo hidrulico en la lnea de conduccin................................................81

4.2 Red de distribucin ...................................................................................................914.2.1 Caja distribuidora de caudales........................................................................93

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ..................................................................955.1 Conclusiones..............................................................................................................955.2 Recomendaciones ....................................................................................................98

BIBLIOGRAFA......................................................................................................................99



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NDICE DE CUADROSCAPITULO I: ESTUDIOS PRELIMINARESCuadro 1.1 Servicio de radio y televisin ....................................................................... 8

CAPITULO II: BASES DE DISEOCuadro 2.1 Tasas de crecimiento poblacional ............................................................14Cuadro 2.2 Niveles de servicio para abastecimiento de agua, disposicin deexcretas y residuos lquidos ..............................................................................................16Cuadro 2.3 Dotaciones de agua para los diferentes niveles de servicio .............17Cuadro 2.4 Porcentaje de fugas a considerarse en el diseo de sistemas deagua potable ...........................................................................................................................18Cuadro 2.5 Resumen de caudales de diseo ..............................................................23

CAPITULO III: DISEO DE LAS UNIDADES DEL SISTEMA DE AGUAPOTABLECuadro 3.1 Clasificacin del suelo...................................................................................25Cuadro 3.2. Lmites Atterberg ..........................................................................................25Cuadro 3.3. Contenido de Humedad...............................................................................25Cuadro 3.4a Aforo de caudal vertiente San Jos.....................................................27Cuadro 3.4b Aforo de caudal vertiente La Luma ......................................................27Cuadro 3.4c Aforo de caudal vertiente Los Shinines ..............................................28Cuadro 3.5a Calidad del agua vertiente San Jos ..................................................33Cuadro 3.5b Calidad del agua vertiente La Luma ..................................................34Cuadro 3.5c Calidad del agua vertiente Los Shinines ...........................................35Cuadro 3.6 Calidad microbiolgica del agua ...............................................................36Cuadro 3.7 Tratamientos probables ...............................................................................37Cuadro 3.8 Resultado de diseo de captacin (3u) ..................................................46



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Cuadro 3.9 Espesores del material filtrante del filtro descendente .......................52Cuadro 3.10 Resultados de diseo del FLD ................................................................55Cuadro 3.11 Resultados de provichlor tab ....................................................................59Cuadro 3.12 Geometra de la cpula .............................................................................62Cuadro 3.13 Resultados del dimensionamiento del tanque de reserva ..............66

CAPITULO IV: CLCULO HIDRULICO DE LAS REDESCuadro 4.1 Mdulo de Young de materiales ...............................................................78Cuadro 4.2 Resumen de dimetros en conduccin ..................................................89Cuadro 4.3 Resumen de obras de arte .........................................................................89Cuadro 4.4 Resumen del diseo hidrulico .................................................................92Cuadro 4.5 Diseo de vertederos ...................................................................................94



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NDICE DE FIGURAS

CAPITULO I: ESTUDIOS PRELIMINARESFigura 1.1 Divisin poltica del cantn Saraguro .......................................................... 4Figura 1.2 Nivel de cultura de Guisaceo y Mostazapamba ...................................... 7

CAPITULO III: DISEO DE LAS UNIDADES DEL SISTEMA DE AGUAPOTABLEFigura 3.1 Captacin de vertiente ....................................................................................38Figura 3.2 Flujo de pared de un orificio de pared gruesa .........................................39Figura 3.3 Distribucin de los orificios de pantalla normal .......................................40Figura 3.4 Altura total de la cmara hmeda................................................................41Figura 3.5 Canastilla de salida ..........................................................................................43

CAPITULO IV: CLCULO HIDRULICO DE LAS REDESFigura 4.1 Caja distribuidora de caudales .....................................................................93



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NDICE DE ANEXOSAnexo 1: Encuesta Socio-econmicaAnexo 2: Bases de diseoAnexo 2a: Aforo de caudalesAnexo 2b: Estudio HidrolgicoAnexo 3: Estudio topogrficoAnexo 4: Estudios de suelosAnexo 5: Anlisis de aguaAnexo 6: Diseo hidrulicoAnexo 6a: Diseo hidrulico de captacinAnexo 6b: Diseo hidrulico de filtro lento descendenteAnexo 6c: Diseo hidrulico de desinfeccinAnexo 6d: Diseo hidrulico de ReservaAnexo 6e: Diseo hidrulico de la lnea de conduccinAnexo 6f: Diseo hidrulico de la red de distribucinAnexo 7. Presupuesto referencialAnexo 8: Anlisis tarifarioAnexo 9: Anlisis financieroAnexo 10: Matriz de Leopold



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NDICE DE PLANOS

Implantacin del sistema de agua potable ...................................................................... 1Captacin Distribuidor de caudales ............................................................................... 2Planimetra de conduccin ............................................................................................... 3-5Perfiles de conduccin.....................................................................................................6-19Paso elevado - Detalles ................................................................................................20-21Implantacin de Planta de Tratamiento....................................................................22-23Filtro lento descendente Detalles constructivos .................................................24-25Caseta de cloracin Detalle de cerramiento .............................................................26Tanque de reserva Detalles constructivos ................................................................27Conexin domiciliaria Entrada a filtros lentos- Lavado de ridos ......................28Tanque rompe presin .......................................................................................................29Vlvula de aire Vlvula de desage- Cerramiento de captaciones....................30Red de distribucin .........................................................................................................31-33



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UNIVERSIDAD TCNICA PARTICULAR DE LOJALa Universidad Catlica de Loja

RESUMEN:Este proyecto tiene como objetivo primordial realizar el estudio y diseo delsistema de agua potable para los barrios Guisaceo y Mostazapamba, buscandolas mejores alternativas econmicas para los habitantes de los barrios tanto enlo que se refiere a tarifas como en el presupuesto total de la obra en la etapade construccin y as mejorar la calidad de vida.

Se ha realizado el diseo hidrulico de las redes de conduccin y distribucinutilizando la frmula de Darcy - Weisback para el clculo de las prdidas decarga, los diseos de cada unidad que componen el sistema como:captaciones, planta de tratamiento y distribucin.

Adems se incluye el anlisis financiero, y las especificaciones tcnicas deconstruccin.

Palabras clave: Diseo, redes, tratamiento, desinfeccin.



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Abstract:

The project's primary objective the study and design of water system for theneighborhoods of Guisaceo and Mostazapamba, seeking the best economicalternative for the people of the community both in terms of rates as in the totalbudget the work in the construction phase, ensuring a higher level of life quality.

He/she has been carried out the hydraulic design of the conduction nets anddistribution using the formula of Darcy-Weisback for the calculation of the loadlosses; as well as the designs of each unit that compose the system like:reception, treatment plant and distribution.The financial analysis is also included, of environmental Impact and thetechnical specifications of construction.

Key words: Design, nets, treatment, disinfection



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1. Introduccin

La falta de buenos sistemas de agua potable, ha determinado que loshabitantes de pequeas parroquias y comunidades, como es el caso de losbarrios Guisaceo y Mostazapamba pertenecientes a la parroquia Sumaypamba,se encuentren con problemas por falta de agua.Cuando las poblaciones no disponen del servicio bsico del agua potable, esdado por hecho que existir un alto ndice de insalubridad y por ende deinfecciones en los habitantes de dichas poblaciones, debido al consumo deagua no potable.As tambin se retrasa al desarrollo de la poblacin, ya que el agua potable esun recurso utilizado en casi todas las actividades productivas de los pobladoresdel sector.Para evitar problemas de infecciones y pobreza, es necesario dotar de aguapotable a la poblacin, as lograr su desarrollo y progreso.La Universidad Tcnica Particular de Loja como uno de sus aportes a lascomunidades ha realizado un convenio con el Gobierno AutnomoDescentralizado Parroquial de Sumaypamba, para realizar el estudio y diseodel sistema de agua potable para los barrios Guisaceo y Mostazapamba, paramejorar las condiciones de vida de los habitantes de las comunidades.

2. Materiales y mtodosLa cabecera parroquial de Sumaypamba se encuentra ubicada en el valle deYunguilla, en la cuenca del ro Jubones, con sus sistemas hidrogrficos de losros: Len, Rircay, Uchucay y Minas. Est ubicada a una distancia de 80 km de



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Saraguro a una altitud de 900 m s.n.m. a 1500 m s.n.m., ocupa una superficiede 71.77 km2, mientras los barrios Guisaceo y Mostazapamba estn a unaaltitud de 2010 m s.n.m. y 1920 m s.n.m.La parroquia Sumaypamba se encuentra limitada de la siguiente manera:Norte: Con la provincia del AzuaySur: Con las parroquias Man y LluzhapaEste: Con las parroquias Lluzhapa y el cantn Santa Isabel (Azuay)Oeste: Con la parroquia San Sebastin de Yluc.

Estudio y diseo del sistema de agua potable.

En el presente estudio se sigui los lineamientos de la normativa del CdigoEcuatoriano para el diseo de la construccin de Obras Sanitarias, normaCO10.7-601.

Se realiz visitas tcnicas de campo para recopilar informacin sobre: lademografa de los barrios mediante encuestas socio-econmicas, toma demuestras de agua de las captaciones para evaluar la calidad del agua mediantelos ensayos fsicos, qumicos y bacteriolgicos, toma de muestras para estudiodel suelo.

Luego de haber obtenido los resultados de los anlisis en laboratorio tanto deaguas como de suelos se determin la calidad de la fuente y del suelo.

Posteriormente de evaluar la calidad del agua, se determin la seleccin delmtodo de tratamiento adecuado, para disear la planta de tratamiento ysudistribucin final.



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a) Estudio socio-econmico.- Para realizar el estudio socio-econmico serealizaron encuestas aplicadas a la zona de estudio, obtenindose resultadosde cobertura de servicios bsicos (agua potable, alcantarillado, energaelctrica, centro de salud, escuelas), actividades econmicas de la poblacin,existencia de microempresas, eliminacin de aguas, disposicin de desechosslidos. Con estos datos se pudo conocer las costumbres de la poblacin conrespecto al uso del agua y las enfermedades de origen hdrico debido al aguaque actualmente consumen.

b) Topografa de la zona.- Consisti en el levantamiento topogrfico delsitio de captacin existente (para efectos de evaluacin). Levantamiento de lalnea de conduccin. Levantamiento de la zona poblada (redes de distribucin).Levantamiento detallado de todas las viviendas que sern servidas por elproyecto. Referenciar los sitios de importancia para las nuevas obras. Una vezconcluido el trabajo de campo, se procesaron los datos obtenidos y se hizo lacomprobacin en sitio para luego realizar los planos del proyecto.

c) Estudio de suelos.- Con la realizacin del estudio de suelos se pudodeterminar los diversos elementos y formaciones de que estn constituidos lossuelos de la zona del proyecto. Para establecer las caractersticas de los tiposde suelo en los diferentes componentes del sistema se ha realizado laexcavacin de calicatas y tomas de muestras alteradas en el sitio de la plantade tratamiento para su respectivo anlisis en laboratorio, se determin el tipode suelo, su textura y capacidad portante.



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d) Anlisis de la calidad del agua.- Mediante este proceso se pudoconocer la composicin fsico-qumica y bacteriolgica del agua a travs de latoma de muestras en las captaciones y su respectivo anlisis en laboratorio.

Se determin en la fuente de agua, los parmetros fsico-qumicos ybacteriolgicos no estn dentro de los lmites permisibles de la norma INEN1108. (Anexo 5: Anlisis de calidad de agua)

e) Seleccin del mtodo de tratamiento.- Con base en las normas SSAutilizadas y a los anlisis del agua, para el presente proyecto se propone unproceso de desinfeccin del agua. Realizando por consiguiente el diseo decada una de las unidades.

f) Estudio de impacto ambiental.- La construccin del sistema de aguapotable conlleva al estudio de impacto ambiental, se puede identificar lasacciones y los factores ambientales que se ven afectados ya sea en formapositiva o negativa en las diferentes etapas del proyecto, a travs de unaevaluacin de la magnitud e importancia de las mismas utilizando la matriz deLeopold. (Anexo 10. Matriz de Leopold)

3. Resultados obtenidos

Despus de realizados todos los estudios de campo y gabinete se obtiene lossiguientes resultados:



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La calidad del agua no es de buena calidad, podemos sealar que lasmuestras analizadas no cumplen con los requerimientos de la Norma INEN1108, lo que nos indica que existe contaminacin orgnica de la fuente, debidoa que no est protegida, a labores de pastoreo y actividades humanas en elrea circundante. Para eliminar esta contaminacin se dise un proceso dedesinfeccin para llegar a los niveles de los parmetros proporcionados por lanorma INEN 1108. El suelo se clasific como arena arcillosa, suelo excelente a bueno. Para el diseo se tom en cuenta la alternativa de desinfeccin con tabletas

de cloro, siendo de fcil operacin y mantenimiento. (Austroriego S.A.) El diseo del sistema de agua potable consta de: captacin, filtracin lenta

descendente, desinfeccin y almacenamiento; redes de conduccin ydistribucin.

El detalle de todos los resultados los podr encontrar en el documentocompleto de tesis.

4. Conclusiones y recomendaciones

La implementacin de un sistema adecuado de agua potable contribuir asatisfacer las necesidades de crecimiento y salubridad de los habitantes, puesde las encuestas realizadas se determin que existen problemas sanitariosrelacionados con la falta de agua potable muy costosos para la comunidad.

El suelo existente en la captacin es roca, en cuanto a la planta de tratamientoel suelo es arcilloso-limoso con caractersticas excelentes por lo que se



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clasifica como un suelo arena-arcillosa con caractersticas de bueno aexcelente; por lo que se concluye que la carga mxima transmitida al terrenocon la construccin de las unidades del sistema, es menor a la carga mximaque soporta el terreno, se concluye que se puede realizar la construccin sobreestos terrenos.

Segn la norma tcnica ecuatoriana NTE INEN 1108 (requisitos del aguapotable), de acuerdo al anlisis fsico-qumico y bacteriolgico; podemossealar que las muestras contienen en su mayora grmenes totales y slidostotales, lo que con los tratamientos seleccionados, nos permitir obtener unaagua de excelente calidad.

La desinfeccin del agua con tabletas de cloro es un sistema nuevo einnovador para esta actividad, ya que su operacin y mantenimiento se realizade manera sencilla y no requiere energa elctrica.

Se recomienda seguir estrictamente todos los detalles y especificaciones que seencuentran en los planos y memoria tcnica.

Proporcionar un adecuado y continuo mantenimiento al sistema de aguapotable para evitar daos y garantizar un buen funcionamiento, durante eltiempo previsto de diseo.

El pago puntual de la tarifa de agua para que sea posible el mantenimiento delsistema de abastecimiento.



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5. Referencias1. Plan de desarrollo cantonal de Saraguro. Comit de desarrollo cantonal

de Saraguro Loja Ecuador. Agosto 2006.2. AGERO Roger. Gua para el diseo y construccin de captacin de

manantiales, Cap. III, OPS/CEPIS, Lima 2004. Recuperado enAbril 2011. Pg. Web :http://www.bvsde.ops-oms.org/bvsacg/guialcalde/2sas/d23/017_roger_dise%C3%B1ocaptacionmanantiales/captacion_manantiales.pdf

3. Cdigo Ecuatoriano para el diseo de construccin de obras sanitariasMDGIF-MIDUVI, (2010), Norma CO 10.7-601, Sistemas deAbastecimiento de agua potable, disposicin de excretas y residuoslquidos en el rea urbana.

4. Sierra Ramrez Carlos Alberto, Calidad del Agua -Evaluacin yDiagnstico, 2011, Ediciones de la U

5. EDITORING Civil. Principios de la hidrulica que necesitas conocer: Elprincipio de energa. Recuperado en abril 2011. Pg. Web:http://ingenieriacivil.tutorialesaldia.com/principios-de-la-hidraulica-que-necesitas-conocer-el-principio-de-energia/

6. MIDUVI-SSA-USAID [folleto], (1995).Cartilla para operadores desistemas de agua potable rural- con captacin de agua subterrnea.Proyecto Washed, Convenio SSA-USAID N 518-0081. Componentes deoperacin y mantenimiento, Quito-Ecuador

7. Normas para estudio y diseo de sistemas de agua potable y disposicinde aguas residuales para poblaciones mayores a 1000 habitantes,(1993), MIDUVI, Subsecretara de Saneamiento Ambiental.



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8. Gua de diseo para lneas de conduccin e Impulsin de sistemas deabastecimiento de Agua rural OPS/CEPIS, Lima 2004. Recuperado de lapg. Web: http://www.bvsde.paho.org/tecapro/documentos/agua/e105-04Disenoimpuls.pdf

9. Gua para el diseo de sistemas de filtracin en mltiples etapas Cap. V,OPS/CEPIS, Lima2005. Recuperado en Marzo 2011. Pg. Web.http://www.bvsde.opsoms.org/bvsacg/guialcalde/2sas/d23/029_Dise%C3%B1o_tratamiento_Filtracion_ME/Dise%C3%B1o_tratamiento_Filtraci%C3%B3n_ME.pdf

10.Provichlor. (2011). Provin Internacional, SA.DE.C.V. Recuperado enJunio 2011 de la pg. Web: http://ruequim.com/provichlorgran.pdf

11.Presentacin de Provitab- Austroriego. Agosto 201112.PONCE Vctor M. La matriz de Leopold para la evaluacin del impacto

ambiental. Recuperado en Diciembre 2011. Pg. Web:http://ponce.sdsu.edu/la_matriz_de_leopold.html

13.STREETER, Wylie. Mecnica De Fluidos, 9na Edic.McGraw-Hill, 2000,Pg. 300.

14.SSA. Normas de diseo para agua potable, eliminacin de Excretas yResiduos Lquidos (rea Rural) Pg. 21.

15.Tecnologa en Breve, Filtracin lenta con arena, Published by TheNational Environmental Services Center at West Virginia University,(2009). Recuperado en Abril 2011 de la pg. Web:http://www.nesc.wvu.edu/pdf/dw/publications/ontap/2009_tb/spanish/slow_sand_filtration_DWFSOM143.pdf



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16.Norma tcnica ecuatoriana NTE, INEN 1108, agua potable. Primerarevisin requisitos(2003)



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CAPTULO I:

ESTUDIOS PRELIMINARES1. Identificacin del proyecto1.1 Organizacin solicitante

Gobierno Autnomo Descentralizado parroquial de Sumaypamba, del CantnSaraguro, provincia de Loja

1.2 Ttulo del proyectoEstudio y diseo del sistema de agua potable para los barrios Guisaceo yMostazapamba pertenecientes a la parroquia Sumaypamba, cantn Saraguro,provincia de Loja

1.3 IntroduccinLa falta de buenos sistemas de agua potable, ha determinado que loshabitantes de pequeas parroquias y comunidades, como es el caso de losbarrios Guisaceo y Mostazapamba pertenecientes a la parroquia Sumaypamba,se encuentren con problemas por falta de agua, como son de uso domstico yriego.Cuando las poblaciones no disponen del servicio bsico del agua potable, esdado por hecho que existir un alto ndice de insalubridad, y por ende deinfecciones en los habitantes de dichas poblaciones, debido al consumo deagua no potable.As tambin se retrasa al desarrollo de la poblacin, ya que el agua potable esun recurso utilizado en casi todas las actividades productivas de los pobladoresdel sector.Por este motivo la Universidad Tcnica Particular de Loja como uno de susaportes a las comunidades realiz un convenio con el Gobierno Autnomo



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Descentralizado Parroquial de Sumaypamba, para realizar el estudio y diseodel sistema de agua potable para los barrios Guisaceo y Mostazapamba,buscando las mejores alternativas de diseo.

1.4 Planteamiento del problemaLos barrios de Guisaceo y Mostazapamba cuentan con un sistema de agua notratada, el mismo que fue construido en el ao de 1989 por parte de PlanInternacional (encuesta socio-econmica y sanitaria) y con ayuda de losmoradores de los barrios, al pasar los aos este sistema se ha deteriorado ytiene muchas falencias, debido a que no se dispone de un servicio tcnicoadecuado y un control de calidad del agua.Los barrios Guisaceo y Mostazapamba, han crecido en su poblacin yvivienda, por lo que es necesario un nuevo diseo del sistema de agua potablepara beneficiar a todos sus habitantes y as mejorar la calidad de vida de laspersonas de este sector.

1.5 JustificacinLa necesidad de realizar el estudio y diseo del sistema de agua potable en losbarrios Guisaceo y Mostazapamba, radica principalmente en ayudar aldesarrollo de la poblacin y mejorar la calidad de vida de los habitantes de lacomunidad y as evitar las infecciones por enfermedades de origen hdrico, supropagacin que se presenta por el consumo de agua no potable.Ser un estudio basado principalmente en la economa de la comunidad, y sucorrecto desempeo, para optimizar el uso del agua potable.Se buscar dotar de agua potable a la poblacin actual basndose tambin endatos de la poblacin futura, y con referencia en los tiempos de vida til de losmateriales, para lograr un tiempo ptimo de uso de dicho sistema.



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1.6 Objetivos del proyecto1.6.1 Objetivo general

Disear el sistema de agua potable para los barrios Guisaceo y Mostazapambapertenecientes a la parroquia Sumaypamba, cantn Saraguro, provincia deLoja.

1.6.2 Objetivos especficos Disear el sistema de captacin y aduccin de agua potable. Disear la planta de tratamiento de agua potable. Disear la red de distribucin y acometidas domiciliaras. Realizar el presupuesto total de la obra.

1.7 Antecedentes1.7.1 Localizacin geogrfica

La cabecera parroquial de Sumaypamba se encuentra ubicada en el valle deYunguilla, en la cuenca del ro Jubones, con sus sistemas hidrogrficos de losros: Len, Rircay, Uchucay y Minas. Est ubicada a una distancia de 80 km deSaraguro a una altura de 900 m s.n.m. a 1500 m s.n.m., ocupa una superficiede 71.77 km2, se encuentra limitada de la siguiente manera: (Plan de desarrollocantonal de Saraguro 2006)Norte: Con la provincia del AzuaySur: Con las parroquias Man y LluzhapaEste: Con las parroquias Lluzhapa y el cantn Santa Isabel (Azuay)Oeste:Con la parroquia San Sebastin de Yluc

1.7.2 Divisin poltica del cantn Saraguro.El cantn Saraguro se divide en once parroquias, la parroquia urbana deSaraguro y las parroquias rurales de Celn, Tabln, Yluc, Lluzhapa, Man,San Antonio de Cumb, Tenta, Selva Alegre, Sumaypamba y Urdaneta. (Plandesarrollo cantonal de Saraguro 2006).



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Figura 1.1: Divisin poltica del cantn Saraguro

Fuente: Plan de Desarrollo Cantonal, Saraguro- Loja Ecuador, Agosto 2006

1.7.3 ClimaLos barrios de Guisaceo y Mostazapamba se encuentran entre una altitud de2010 m s.n.m. y 1920 m s.n.m. con un clima general clido - seco. Latemperatura promedio es de 23 grados centgrados. Las estacionesclimatolgicas no son bien definidas, hay pocas secas entre mayo y enero,mientras que entre febrero y abril llueve espordicamente.

1.7.4 Topografa de la zona.La topografa de los barrios Guisaceo y Mostazapamba, es muy variada y secaracteriza por ser muy irregular, hay lugares con escasa vegetacin, confuertes pendientes que envuelve el paisaje, mientras que en la cabeceraparroquial Sumaypamba se enmarcan la existencia de clidos valles y depintorescas quebradas, cubiertas en su mayora extensos bosques naturalespropios del lugar. (GPL Loja)

ZONA DEESTUDIO



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1.7.5 Vas de accesoDesde Loja para viajar a Sumaypamba existen tres vas de acceso, una por lava Saraguro Tenta-Celn Selva Alegre-Man-Sumaypamba con unalongitud de 140 Km., otra por la va Saraguro-Oa-La Paz- la Ye de Tarqui -Cuenca (desvo de Cuenca a la Costa)-Santa Isabel-lmite provincial Azuay-Loja, cruzando el ro Jubones, se llega a Sumaypamba, con una distancia de170 Km. de la cabecera cantonal y la otra va de acceso es por la va SaraguroTenta -Celn-Selva Alegre Lluzhapa- Sumaypamba con una longitud de 120Km. (GPL Loja)

1.8 Aspectos socio-econmicosPara el presente estudio se aplicaron las encuestas socio econmicas en losbarrios Guisaceo y Mostazapamba, se ha determinado una poblacin de 397habitantes y una poblacin estudiantil de 90 habitantes.De las encuestas socio-econmicas se determin los siguientes datos relativosa la distribucin que el ingreso promedio familiar mensual est en $ 50.00dlares mensuales, lo cual les alcanza para cubrir las necesidades bsicas dealimentacin.

1.8.1 Actividad econmicaLa principal actividad econmica de la poblacin es la agricultura, entre losprincipales productos tenemos: cebolla, pimiento, aj, trigo, frjol, tomate, yuca.En menor escala tenemos la crianza de aves de corral, las mujeres tambin sededican a los quehaceres domsticos. (GPL Loja)

1.8.2 ViviendaLa mayor parte de las viviendas estn construidas con materiales tradicionalescomo adobe, bahareque, y las nuevas casas que estn en construccin son deladrillo y hormign armado.



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Imagen 1.1: Tipos de vivienda en Guisaceo y Mostazapamba

(a) (b)

(c) (d)Fuente: El autor

1.8.3 Nivel culturalLa poblacin en estudio se encuentra en zonas subdesarrolladas, sushabitantes hablan el idioma castellano y su raza es mestiza.En el aspecto educativo, la niez asiste a las escuelas de cada barrio, en elbarrio Guisaceo se tiene a la escuela Ciudad de Zumba con 55 estudiantes,mientras en el barrio Mostazapamba se tiene a la escuela Rosalino Montaocon 35 estudiantes, los dos barrios respectivamente con un total de 90estudiantes.De acuerdo a la encuesta socio econmica realizada existe poco ndice deanalfabetismo que llega 5 %, quienes saben leer y escribir representa el 95 %,



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aunque la mayora de estos slo han cursado el estudio primario. (Anexo 1.Encuesta socio-econmica)

Figura 1.2: Nivel de Cultura de Guisaceo y Mostazapamba

Fuente: El autor

1.8.4 Servicios pblicosExiste una capilla por cada barrio, donde las comunidades en su totalidad sonde religin catlica. (Anexo 1. Encuesta socio-econmica)No existe un Sub-centro de salud en ninguno de los dos barrios, las personasacuden al Sub-centro de salud de la cabecera parroquial de Sumaypamba, porenfermedades infecciosas o respiratorias, debido al consumo de agua notratada.

1.8.5 Servicios bsicosEn los barrios de Guisaceo y Mostazapamba se dispone del servicio de luzelctrica.La principal molestia de los habitantes es la falta de agua potable,especialmente en poca de verano, el actual sistema de agua no abastece atoda la poblacin, por eso es el gran inters de los pobladores de realizar elestudio para tener un nuevo sistema de agua potable y poder mejorar su estilode vida.



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1.8.6 Servicio de radio y televisinEn cuanto a estos dos medios de comunicacin se posee cobertura, pero nocon buena seal.

Cuadro 1.1: Radios y canales de tv disponiblesRadios disponibles

Radio Frontera sur 91.7 FMRadio Saraguro 91.3 FMRadio Buen Pastor 92.9 FMRadio Municipal de Saraguro 93.3 FMCanales de televisin disponibles

TeleamazonasRTSTCEcuavisa

Fuente: Saraguros.com

1.9 Aspectos sanitarios del sitio de estudio1.9.1 Red del sistema de agua potable

De la exploracin realizada en el sitio de estudio y de la encuesta socio-econmica y sanitaria, se determin que los barrios Guisaceo y Mostazapambacuentan con un sistema de agua no tratada proveniente de tres vertientes comoson San Jos, La Luma, Los Shinines, agua que es consumida sin ningn tipode tratamiento y no en las mejores condiciones sanitarias, lo que ocasionaenfermedades en los habitantes, especialmente en la niez.

Imagen 1.2: Red actual de conduccin del agua

Fuente: El autor



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1.9.2 Disposicin de residuos lquidosPara evacuar las aguas residuales y eliminar las excretas no se dispone conningn tipo de alcantarillado, las comunidades cuentan con letrinas que hansido otorgadas por el FISE en el ao 2003. (Anexo 1. Encuesta socio-econmica)

1.9.3 Disposicin de residuos slidosNo existe ningn sistema de recoleccin de la basura. La gran mayora de loshabitantes deposita la basura en los terrenos utilizndola como abono para suscultivos o la incineran. (Anexo 1. Encuesta socio-econmica)

1.9.4 Organizacin comunitariaToda la poblacin de los barrios de Guisaceo y Mostazapamba colabora conuna junta de agua potable que son los encargados del servicio de agua. Eldinero recolectado por la junta de agua potable lo utilizan para cubrir daos,sean estos materiales, tuberas o cualquier emergencia que se presenten enlas comunidades.

1.10 Sistema existenteLas comunidades de Guisaceo y Mostazapamba tienen un sistema de agua notratada que ha cumplido su tiempo de vida til, el mismo que fue construido enel ao de 1989 por parte de Plan Internacional. Este sistema cuenta con trescaptaciones, desde donde se realiza la conduccin hasta un tanque de reservade 10 m3 para su posterior distribucin a la poblacin en tubera de polietileno.



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Imagen 1.3: Obra de captacin existente

Fuente: El autor.

El tanque de reserva tiene un dimetro de 3.70 m y una altura de 2.7 m,adems presenta grandes fisuras debido al tiempo de vida til, la red dedistribucin se encuentra en mal estado y adems no recibe el mantenimientoadecuado ya que existen fugas en la distribucin.

Imagen 1.4: Tanque de Reserva existente

Fuente: El Autor



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1.11 AnlisisLuego de la exploracin realizada y el anlisis de las encuestas en el sitio deestudio, se obtiene las siguientes conclusiones:

El principal problema del sistema actual es la deficiente cobertura, esdecir una parte de la poblacin no cuenta con servicio de agua. (Anexo1. Encuesta socio-econmica), puesto que el sistema actual consta deuna tubera principal para la distribucin del agua en los dos barrios, loque provoca que la presin sea muy baja en las casas ms alejadas a lared.

Las obras hidrulicas (captacin, tanques rompe-presin) se encuentrandeterioradas, debido a la falta de mantenimiento de dichas obras porparte de la junta de agua.

El agua no recibe ningn tipo de tratamiento para su consumo. El sistema actual cumpli su tiempo de vida til, porque fue construido

en el ao de 1989.



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CAPTULO II:

BASES DE DISEO

2.1 Periodo de diseoSe entiende por perodo de diseo, en cualquier obra de Ingeniera Civil, elnmero de aos durante los cuales una obra determinada cumple su funcinsatisfactoriamente para el cual fue diseada. (Norma SSA)

El periodo de diseo que se adoptar para un nuevo sistema de agua potableen el rea rural debe ser proyectado para que el sistema sea capaz desuministrar un buen servicio a la comunidad durante un tiempo suficientementelargo con confiabilidad y economa.

El periodo de diseo depende de algunos factores, entre los cuales tenemos:

Durabilidad o vida til de materiales, insumos y equipos. Facilidades de construccin, ampliacin o sustituciones. Crecimiento poblacional. Realidad social y econmica de la comunidad.

El perodo de diseo del sistema de agua potable, basndose en las normasSSA CPE INEN 5 Parte 9.2 Las obras civiles de los sistemas de agua potableo disposicin de residuos lquidos, se disearn para un perodo de 20 aos,esto debido a las caractersticas de la poblacin, crecimiento irregular, lascondiciones econmicas locales y de manera especial a la vida til de losmateriales.



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2.2 Poblacin de diseo2.2.1 Poblacin actualPara determinar la poblacin actual de los barrios Guisaceo y Mostazapamba,se procedi a realizar un recuento poblacional mediante la aplicacin de laencuesta socio-econmica (Anexo 1), se obtuvo una poblacin actual de 397habitantes. Poblacin estudiantil(Pe)

De acuerdo a la encuesta socio-econmica, los datos de la poblacinestudiantil se resumen:Escuela Rosalino Montao Armijos: 55 alumnos y 2 profesoresEscuela Ciudad de Zumba: 35 alumnos y 2 profesoresNmero de estudiantes: 90 hab.

Pe= N de estudiantes x (0.15) (Ecuacin 2.1)Pe= 90 x (0.15)Pe= 13.50 hab.Pe= 14 hab.

Poblacin actual (Pa)Pa= P + Pe (Ecuacin 2.2)

Dnde:Pa: Poblacin actual (hab.)P: Poblacin censada (hab.)Pe: Poblacin estudiantil (hab.)

Pa= P + PePa= 397 + 14Pa=411 hab.



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2.2.2 Poblacin futura de diseoPara el clculo de la tasa de crecimiento poblacional, se tomarn como baselos datos estadsticos proporcionados por los censos nacionales y la encuestasocio-econmica y sanitaria. Se adoptar para la proyeccin geomtrica, losndices de crecimiento indicados en el Cuadro 2.1.

Cuadro 2.1: Tasas de crecimiento poblacionalRegin Geogrfica r (%)

Sierra 1.00Costa, Oriente y Galpagos 1.50

Fuente: Normas de la Subsecretaria de Saneamiento Ambiental (SSA)

Se adoptar el ndice de crecimiento geomtrico de r = 1.00%.

Para realizar el clculo de poblacin futura se aplican los siguientes mtodos:

a) Mtodo Aritmtico

Pf= Pa (1 + i x t) (Ecuacin 2.3)

Dnde:

Pf: Poblacin futuraPa: Poblacin actuali: Tasa de crecimiento poblacionalt: Perodo de diseo

Pf= Pa (1 + i x t)

Pf= 411 (1 + (0.01 x 20))

Pf= 493 hab.



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b) Mtodo Geomtrico

Pf= Pa( 1 + i )t (Ecuacin 2.4)

Dnde:

Pf: Poblacin futuraPa: Poblacin actuali: Tasa de crecimiento poblacionalt: Perodo de diseo

Pf= Pa ( 1 + i )t

Pf= 411 ( 1 + 0.01 )20

Pf= 501.50

Pf= 502 hab.

c) Mtodo Wappus

t

tPaPf

200200

(Ecuacin 2.5)

Dnde:

Pf: Poblacin futuraPa: Poblacin actual: Tasa de crecimiento poblacionalt: Perodo de diseo

t

tPaPf

200200

201200

201200411 xxPf

.502 habPf



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Realizados los clculos de poblacin futura, se aplica el mtodo de crecimientogeomtrico, se determin una poblacin futura para el horizonte de diseo de20 aos, para el ao 2032 es de 502 habitantes.

2.3 Seleccin de niveles de servicioPara seleccionar el nivel de servicio se ha tomado en cuenta algunos factoresincidentes como son:

Forma actual de abastecimiento Disposicin de excretas Necesidades, preferencias y sugerencias de los pobladores

En el Cuadro 2.2, se presentan los diferentes niveles aplicables, para esteestudio tomaremos el nivel de servicio IIa.

Cuadro 2.2: Niveles de servicio para sistemas de abastecimiento de agua, disposicin deexcretas y residuos lquidos.

NIVEL SISTEMA DESCRIPCIN0

APDE

Sistemas individuales.Disear de acuerdo a las disponibilidades tcnicas, usosprevistos del agua, preferencias y capacidadeconmicas del usuario.

laAPDE

Grifos pblicos.Letrinas sin arrastre de agua

lbAPDE

Grifos pblicos ms unidades de agua para lavado de ropay bao.Letrinas con o sin arrastre de agua.

llaAPDE

Conexiones domiciliarias, con un grifo por casaLetrinas con o sin arrastre de agua

llbAPDRL

Conexiones domiciliarias, con ms de un grifo por casa.Sistema al alcantarillo sanitario.

Simbologa utilizada:AP: agua potableDE: disposiciones de excretasDRL: disposicin de residuos lquidos.

Fuente: Normas de la Subsecretaria de Saneamiento Ambiental (SSA).



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2.4 Usos y consumos de aguaEl clima, las costumbres, la disponibilidad de agua, el nivel de vida, calidad delagua, costo del servicio, son factores que influyen en la cantidad de aguanecesaria para el consumo humano.Generalmente, en las comunidades rurales, el agua se destina principalmentepara los siguientes usos: Bebida. Preparacin de alimentos y cocina. Limpieza e higiene personal. Riego de huertos. Eliminacin de desechos.

Dotacin media futura (DMF)En el Cuadro 2.3 se presentan las dotaciones correspondientes a losdiferentes niveles de servicio.

Cuadro 2.3: Dotaciones de agua para los diferentes niveles de servicio.NIVEL DE SERVICIO CLIMA FRIO

(L/hab/da)CLIMA CLIDO(L/hab/da)

Ia 25 30Ib 50 65II a 60 85II b 75 100

Fuente: Normas de la Subsecretaria de Saneamiento Ambiental (SSA).

De acuerdo a las Normas para el estudio y diseos de sistemas de aguapotable para poblaciones menores a 1000 habitantes, Clima Clido, para unnivel de servicio II a tenemos una dotacin media futura (DMF) de 85 l/hab/da.

La dotacin es el volumen de agua entregado a cada individuo de unapoblacin en un da. Se expresa en litros por habitante y por da (l/hab/da).



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Variaciones de consumo

La finalidad de un sistema de agua potable es la de suministrar agua de calidadadecuada en forma continua y con presin suficiente. Los consumos de aguamuestran variaciones estacionales, mensuales, diarias y horarias.

En pocas lluviosas hay menor demanda que en poca seca, durante el da elconsumo vara hora a hora, es mnimo en horas de la noche y mximo endeterminadas horas de la maana, y bsicamente corresponden a lasdiferentes actividades domsticas durante el da.

Con estas consideraciones se definen las siguientes variaciones de consumo:consumo medio diario, consumo mximo diario y consumo mximo horario; lasmismas que se calculan de acuerdo a la norma vigente.

Consumo medio diario (caudal medio) (Cmd):Responde a la necesidad de un caudal mnimo para satisfacer la demanda dela poblacin futura; se define como el promedio de los consumos diariosdurante un ao de registros. El Cmd se obtiene de multiplicar la dotacinbsica por la poblacin al final del periodo de diseo y por un factor de fugas(f), que de acuerdo al Cuadro 2.4, extrado de las normas de la SSA es igual a20 % para un nivel de servicio IIa.

Cuadro 2.4: Porcentaje de fugas a considerarse en el diseo de sistemas de aguapotable

NIVEL DE SERVICIO PORCENTAJE DEFUGAS

I a y I bII a y II b

10 %20 %

Fuente: Normas de diseo SSA, numeral 4.5.4.

El consumo medio diario se obtiene de la siguiente ecuacin:

86400

DMFPffCmd (Ecuacin 2.6)



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Dnde:Cmd: Consumo medio diario (l/s)f: Factor de fugas (1.20 segn cuadro 2.4)Pf: Poblacin Futura (hab)DMF: Dotacin Media Futura (l/hab/da)

86400

DMFPffCmd 86400

855022.1 Cmd

slCmd /59.0

Consumo mximo diario (QMD)Se obtiene de multiplicar el consumo medio diario por un coeficiente demayoracin KMD, que de acuerdo a la norma 4.5.2.2 de la SSA tiene un valorde 1.25 para todos los niveles de servicio.Es el caudal correspondiente al da de mayor consumo durante un ao. Elcaudal mximo diario puede establecerse en base de un factor de mayoracinKMD.

QMD = KMD x Cmd (Ecuacin 2.7)Dnde:QMD: Consumo mximo diario (l/s)KMD: Factor de mayoracin mximo diario (1.25)Cmd: Consumo medio diario (l/s)

QMD = 1.25 x 0.59QMD = 0.74 l/s



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Consumo mximo horario (QMH)

Se lo obtiene de multiplicar el consumo medio diario por un coeficiente demayoracin KMH, que de acuerdo a la norma 4.5.3.2 de la SSA tiene un valorde 3 para todos los niveles de servicio.

QMH = KMH x Cmd (Ecuacin 2.8)

Dnde:QMH: Consumo mximo horario (l/s)KMH: Factor de mayoracin mximo horario (3)Cmd: Consumo medio diario (l/s)

QMH = KMH x Cmd

QMH = 3 x 0.59

QMH = 1.77 l/s

2.5 Caudales de diseo

Caudal mnimo requerido en la fuente (QFUENTE)

La fuente de abastecimiento debe disponer de la cantidad suficiente de aguapara satisfacer la demanda presente y futura de la poblacin abastecida en elda de mximo consumo.

La Subsecretara de Saneamiento Ambienta de acuerdo al numeral 5.1.1establece que la fuente deber asegurar un caudal mnimo de dos veces elcaudal mximo diario.

QFUENTE = 2 x QMD (Ecuacin 2.9)



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Dnde:

QFUENTE: Caudal mnimo requerido en la fuente (l/s)QMD: Consumo mximo diario (l/s)

QFUENTE = 2 x QMD

QFUENTE = 2 x 0.74

QFUENTE = 1.48 l/s

QDISPONIBLE = 1.84 l/s (Caudal aforado)

Es decir, la fuente asegura la cantidad necesaria para satisfacer la demandapresente y futura. (Anexo 2a: Aforo de caudales)

Caudal de captacin (QCAPT)

La estructura de captacin deber derivar un caudal de 1.20 veces el caudalmximo diario correspondiente al final del perodo de diseo.

QCAPT = 1.2x QMD (Ecuacin 2.10)Dnde.QCAPT: Caudal de captacin (l/s)QMD: Consumo mximo diario (l/s)

QCAPT = 1.2x QMDQCAPT = 1.2x 0.74QCAPT = 0.90 l/s



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Caudal de conduccin (QCONDUC)La tubera de conduccin tendr la capacidad hidrulica para transportar uncaudal de 1.10 veces el caudal mximo diario correspondiente al final delperodo de diseo.

QCONDUC = 1.10 x QMD (Ecuacin 2.11)

Dnde:QCONDUC: Caudal de conduccin (l/s)QMD: Consumo mximo diario (l/s)

QCONDUC = 1.10 x QMDQCONDUC = 1.10 x 0.74QCONDUC = 0.81 l/s

Caudal de la planta de tratamiento (QTRATAM)La planta de potabilizacin tendr la capacidad de tratar un caudal de 1.10veces el caudal mximo diario correspondiente al final del perodo de diseo.

QTRATAM = 1.10 x QMD (Ecuacin 2.12)Dnde:QTRATAM: Caudal de la planta de tratamiento (l/s)QMD: Consumo mximo diario (l/s)

QTRATAM = 1.10 x QMDQTRATAM = 1.10 x 0.74QTRATAM = 0.81 l/s

Volumen de almacenamiento (VALMAC)La Subsecretara de Saneamiento Ambiental dispone que la reserva tenga unacapacidad de almacenamiento igual al 50% del volumen medio diario.



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10008640050.0 cmdVALMAC (Ecuacin 2.13)

Dnde:VALMAC: Volumen de Almacenamiento (m3)Cmd: Consumo medio diario (l/s)

10008640050.0 cmdVALMAC

10008640059.050.0 ALMACV

adoptasemVALMAC 348.25330 mVALMAC

Este valor nos indica la cantidad de agua que se debera almacenardiariamente para servir sin problemas a la poblacin. El almacenamiento deagua garantiza el caudal requerido por la comunidad en cualquier tiempo ydurante las horas de mayor consumo.El resumen de los clculos de los caudales de diseo, se presenta acontinuacin:

Cuadro 2.5: Resumen de caudales de diseoCaudal mnimo en la fuente de abastecimiento. 1.48 (l/s.)Caudal de diseo de la captacin. 0.90 (l/s.)Caudal de diseo de la conduccin. 0.81 (l/s.)Caudal de diseo de la planta de tratamiento. 0.81 (l/s.)Volumen de almacenamiento. 26.00 (m3)Caudal de diseo de la red de distribucin. 1.77 (l/s.)Caudal de diseo para acometidas domiciliarias. 0.018 (l/s.)Nmero de Acometidas Domiciliarias 96.00

Fuente: El autor

Todos los clculos realizados se muestran en el (Anexo 2: Base de diseo)



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CAPTULO III:

DISEO DE LAS UNIDADES DELSISTEMA DE AGUA POTABLE3.1 Estudios topogrficosPara el presente estudio se realiz el siguiente trabajo topogrfico: Levantamiento topogrfico del sitio de las captaciones existentes. Levantamiento de la lnea de conduccin. Levantamiento de la red de distribucin. Levantamiento detallado de todas las viviendas que sern servidas por

el proyecto. Referencia de los sitios de importancia para las nuevas obras.

Una vez concluido el trabajo de campo, se procesaron los datos obtenidos, y sehizo la comprobacin en sitio para luego realizar los planos del proyecto.Los datos del levantamiento topogrfico pueden observarse en el Anexo 3(Estudio Topogrfico).

3.2 Estudios de suelosCon la finalidad de determinar los parmetros requeridos para el diseo de lasobras a implementarse en el proyecto, se ha procedido a la obtencin demuestras del tipo de suelo existentes, las mismas que han sido sometidas a losrespectivos ensayos de laboratorio, tales como: Clasificacin de suelos. Lmites dAtterberg. Contenido de humedad.

A continuacin se presenta los cuadros de los resultados de los anlisis desuelos:



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Cuadro 3.1: Clasificacin del sueloCLASIFICACIN DESCRIPCIN

Lmite lquido: 21 Material fino (Suelo arcillo)Lmite plstico: 16 Arcilla de baja compresibilidadIG 4,77ClasificacinAASHTO: A-2-6 Arcilla - ArenosaClasificacin SUCS: CL

Fuente: G.A.D. Parroquial Sumaypamba

Cuadro 3.2: Lmites AtterbergRESULTADOS NORMA

LMITE LQUIDO 22 Mximo 25LMITE PLSTICO 17NDICE DE PLSTICIDAD 5 Mximo 6


Cuadro 3.3: Contenido de HumedadPESO

HMEDOPESOSECO PESOCAPSULA

%HUMEDAD RESULTADO

288.8 276.29 68.73 6.03312.43 298.61 70.29 6.05 6%305.17 291.46 69.21 6.17


Los resultados del estudio de suelos se indican en el Anexo 4 (Estudio desuelos)



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3.3 Trabajos de gabinete

3.3.1 Diseo de los componentes del sistema de agua potable

La alternativa seleccionada por la comunidad para abastecimiento de aguapotable consiste en un sistema nuevo compuesto de las siguientes partes: Obra de toma en vertiente Conduccin principal. Planta de tratamiento. Tanque de reserva de 30 m3. Caja distribuidora de caudales. Redes de distribucin. Conexiones domiciliarias.

Fuentes de abastecimiento

Luego de la inspeccin realizada al proyecto, se ha determinado, junto con lacomunidad, que las fuentes de abastecimiento para el nuevo sistema de aguapotable, sern las mismas que se utilizan actualmente, llamadas vertiente SanJos, La Luma, Los Shinines.

Anlisis de la cantidad de agua disponible en la fuentePara estimar la cantidad de agua de la fuente se ha efectuado el respectivoaforo con la utilizacin del mtodo volumtrico; de acuerdo a los resultadosobtenidos, podemos concluir que las fuentes disponen del caudal necesariopara el consumo de la poblacin.A continuacin se presenta el Cuadro 3.4 correspondiente de los aforosrealizados a las fuentes de abastecimiento.



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Cuadro 3.4a: Aforo de caudal Vertiente San JosVERTIENTE SAN JOS

EPOCA INVERNAL EPOCA DE ESTIAJENo Tiempo (s) Volumen (l) No Tiempo (s) Volumen (l)

1 37.29 22.00 1 51.74 22.002 38.29 22.00 2 52.41 22.003 35.30 22.00 3 51.07 22.004 35.96 22.00 4 50.92 22.005 36.41 22.00 5 51.21 22.006 36.52 22.00 6 51.12 22.00

Promedio: 36.63 22.00 Promedio: 51.41 22.00Caudal Q(l/s)= 0.60 Caudal Q(l/s)= 0.43Caudal Q(m3/da)= 51.89 Caudal Q(m3/da)= 36.97

Fuente: El autor

En la vertiente San Jos en poca invernal de acuerdo al aforo realizadose tiene un caudal de 0.60 l/s, mientras que en poca de estiaje se tieneun caudal de 0.43 l/s.

Cuadro 3.4b: Aforo de caudal Vertiente La LumaVERTIENTE LA LUMA


1 11.07 22.00 1 19.99 22.002 11.85 22.00 2 18.89 22.003 12.41 22.00 3 19.86 22.004 11.29 22.00 4 19.32 22.005 11.74 22.00 5 19.59 22.006 11.41 22.00 6 19.62 22.00


Fuente: El autor

En la vertiente La Luma en poca invernal de acuerdo al aforo realizadose tiene un caudal de 1.88 l/s, mientras que en poca de estiaje se tieneun caudal de 1.13 l/s.



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Cuadro 3.4c: Aforo de caudal Vertiente Los ShininesVERTIENTE LOSSHININES


1 35.00 12.00 1 36.70 10.002 27.85 12.00 2 36.60 10.003 28.41 12.00 3 36.48 10.004 26.07 12.00 4 35.12 10.005 23.81 12.00 5 36.81 10.006 26.52 12.00 6 36.35 10.00


Fuente: El autor

En la vertiente Los Shinines en poca invernal de acuerdo al afororealizado se tiene un caudal de 0.43 l/s, mientras que en poca deestiaje se tiene un caudal de 0.28 l/s.

Total: Caudal Q(l/s) = 1.84

Toma de muestrasPara recolectar la muestra se usan envases o botellas de vidrio, aunqueltimamente se ha generalizado el uso de envases plsticos. A los envases conmuestras de agua se debe adjuntar la fecha y hora de la toma de muestra.

Para anlisis fsicos y qumicos se tomarn las muestras en cantidad mayor ados litros, en recipientes que deben estar libres de aceites, grasas, o cualquierotra sustancia que pueda alterar las caractersticas de la muestra. Los tiempossugeridos a continuacin son los mximos permitidos para los diferentes tiposde agua que se indican, los cuales en lo posible deben reducirse:

Agua no contaminada 72 h Agua sospechosa 48 h Agua contaminada 12 h



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En trminos generales, cuanto menos tiempo transcurra entre la toma y elanlisis de la muestra, ms satisfactorios sern los resultados analticos. En latoma de muestras para anlisis bacteriolgico, se usan frascos de (125 a 250)cc., previamente esterilizados, preferible de boca ancha. Esta muestra sedeber mantener en condiciones tales que la temperatura sea menor que los10 C mientras se transporta al laboratorio.

Anlisis de laboratorio

Para determinar la calidad del agua, se hace necesario realizar pruebas delaboratorio, con lo cual definiremos sus caractersticas fsicas, qumicas ymicrobiolgicas y en base a estos resultados recomendar el tratamientoadecuado para convertir el agua apta para el consumo humano.

Caractersticas fsicas

Las caractersticas fsicas son las que ms impresionan al consumidor; sinembargo, tienen menor importancia desde el punto de vista sanitario. Ellas son:turbiedad, color, olor, sabor y temperatura.

a) Turbiedad.- Las aguas turbias tienen desagradable presentacinesttica y son rechazadas por el consumidor. Se define la turbiedad como laimpresin ocular producida por materia en suspensin y depende de la clasede terrenos que las aguas atraviesan de la magnitud de los caudales naturalesque se realicen en poca de lluvia. (Calidad del agua, Evaluacin yDiagnstico, 2011)Existen dos tipos de turbiedad:

Turbiedad producida por arenas, llamada tambin temporal y es fcil deeliminarla por sedimentacin.

Turbiedad producida por arcillas, llamada tambin permanente, que sepuede eliminar incluyendo a ms de la sedimentacin procesos decoagulacin y filtracin.



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b) Color.- Es la impresin ocular producida por las materias en solucin.Estas partculas en solucin se pueden transformar en partculas ensuspensin mediante procesos qumicos de coagulacin. El color depende demuchos factores como materia orgnica, desechos industriales, etc., pero lasms importantes son la presencia de minerales como hierro (color rojizo) ymanganeso (color amarillento). Se reconocen dos tipos de color: (Calidad delagua, Evaluacin y Diagnstico,2011)

Color inicial o aparente (color ms turbiedad) Color verdadero (sin turbiedad)

c) Olor y sabor.- Se debe principalmente a la presencia de materiaorgnica descompuesta, la presencia de microorganismos y macro-organismosacuticos, los cuales secretan aceites y sustancias que ocasionan malos oloresy sabores. La presencia de gases es otro factor que ocasiona olor,especialmente amoniaco, sulfuros, etc. Finalmente otro factor importante queprovoca olores y sabores son los desechos industriales. Para eliminar el olor ysabor, dependiendo de cules son las causas que los provocan, se utilizaaireacin, filtracin, coagulacin, etc. (Calidad del agua, Evaluacin yDiagnstico, 2011)

Caractersticas qumicas

El agua potable no debe contener sustancias qumicas ni minerales enconcentraciones que pueden ser peligrosas para la salud de los consumidores.Las sustancias minerales contenidas en el agua deben quedar comprendidasentre los lmites que la experiencia ha encontrado necesario o tolerable, loscuales en su mayor parte han sido fijados por normas. Segn el ex IEOS, loscompuestos qumicos se dividen en cuatro grupos:

Compuestos que afectan la potabilidad: slidos disueltos, hierro,manganeso, cobre, zinc, magnesio y sulfato sdico.

Compuestos peligrosos para la salud: nitratos y fluoruros.



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Compuestos txicos; entre los principales tenemos: compuestosfenlicos, arsnico, cadmio, cromo, cianuro, plomo, selenio.

Compuestos qumicos indicadores de contaminacin; entre estostenemos: demanda bioqumica de oxgeno, demanda qumica deoxgeno, nitrgeno total (excluido nitratos), amoniaco, extractos decarbn con cloroformo, contaminantes orgnicos.

a) Sulfatos.- Se encuentran en concentraciones considerables en aguasduras, es decir subterrneas. En concentraciones mayores a 500 mg/L.ocasionan efectos laxantes en la poblacin y corrosin de tuberas metlicas.Los sulfatos provienen del yeso y en concentraciones mayores a 200 mg/L. noes apta para riego, pues ejerce un efecto nocivo para las plantas. (Calidad delagua, Evaluacin y Diagnstico, 2011)

b) Nitritos y nitratos.-Se encuentran generalmente en aguas subterrneasy en el caso de aguas superficiales cuando hay contaminacin orgnica. Losdesechos industriales tambin ocasionan presencia de nitratos. Sonindicadores de contaminacin orgnica. Cuando los nitratos son abundantes lacontaminacin es remota, pero si los nitritos son mayores a los nitratos, lacontaminacin es reciente y por ende grave. Los niveles altos de nitratos sonpeligrosos para la salud y de manera especial para los nios menores de unao, pudiendo causar en ellos la cianosis (coloracin azul de la piel). (Calidaddel agua, Evaluacin y Diagnstico, 2011)

c) Cloruros.- Es indispensable medir los cloruros ya que es un indicadorde contaminacin con aguas servidas y aguas negras. Este es otrocontaminante del organismo. Los cloruros pueden encontrarse en forma naturalcuando el agua en su recorrido atraviesa minas de sal. (Calidad del agua,Evaluacin y Diagnstico, 2011)



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d) Hierro.- Generalmente se encuentran como xidos o hidrxidos o comosulfatos y bicarbonatos. No ocasionan problemas en la salud pero si producencolor en el agua y manchas rojizas (hierro) en las instalaciones. En altasconcentraciones de hierro el tratamiento del agua es muy costoso, ya que selos elimina con tratamientos qumicos como por ejemplo la aireacin que seutiliza para eliminar el color especialmente del hierro. (Calidad del agua,Evaluacin y Diagnstico, 2011)

e) pH.- La alcalinidad y acidez del agua, se expresa frecuentemente enfuncin de su pH, que simboliza la concentracin de iones hidrgeno. Mediantelos ensayos del pH, se determina la intensidad del cido o lcali presentes. Laacidez se debe a la presencia de iones hidrgeno H+, cargado positivamente yla alcalinidad a los iones hidrxido OH-, cargado negativamente. (Calidad delagua, Evaluacin y Diagnstico, 2011)

f) Dureza.- Se genera igual que la alcalinidad y es ocasionada por lapresencia de sales de calcio y magnesio. Es una de las caractersticas msobjetables desde el punto de vista econmico y se presenta casi solo en aguassubterrneas. (Calidad del agua, Evaluacin y Diagnstico, 2011)

Caractersticas bacteriolgicas

Las condiciones bacteriolgicas del agua son fundamentales desde el punto devista sanitario. Para que el agua sea potable debe estar exenta de grmenespatgenos de origen entrico y parasitario intestinal, que son las que puedentransmitir enfermedades. (Calidad del agua, Evaluacin y Diagnstico, 2011)

a) Bacterias saprofitas.- Son arrastradas desde el suelo, llevan una vidaindependiente sin necesitar de otros organismos vivos para encontrar sualimento, se alimentan de bacterias muertas a las que atacan y descomponenposteriormente en sustancias.(Calidad del agua, Evaluacin y Diagnstico,2011)



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b) Bacterias parsitas.- No pueden llevar una vida independiente, tienenque asociarse con otros organismos para obtener su alimento, son causadaspor los desperdicios de animales, debido a la vieja costumbre del hombre dearrojar los desperdicios en la corriente ms cercana. Dentro de las bacteriasparsitas se pueden distinguir dos grupos:(Calidad del agua, Evaluacin yDiagnstico, 2011)

Bacterias patgenas.- Son peligrosas para el hombre; estas en suproceso biolgico mientras van creciendo, excretan sustancias que sonvenenosas y que provocan enfermedades al hombre.

Bacterias coliformes.- Se albergan en los intestinos de los animales desangre caliente. Se las considera como indicadoras de contaminacincon aguas negras y de la posible existencia de bacterias patgenasprovenientes de desechos del hombre y de animales. Su nmeroaumenta proporcionalmente con la contaminacin fecal.

Anlisis de resultados

Las normas sanitarias (SSA), nos dan ciertas disposiciones especficas en lasque se indican los lmites recomendables y mximos tolerables para el agua atratar, que haciendo una comparacin con los resultados obtenidos, seobtienen los Cuadros3.5 comparativos que se indican a continuacin.

Cuadro 3.5a: Calidad del agua vertiente San JosCARACTERSTICAS FSICAS

PARMETRO EXPRESADOCOMOLMITE

PERMISIBLE RESULTADOpH Unidades 6,5-8,5 6Color Pt-Co 15 22Turbidez NTU 5 3,17Slidos Totales Disueltos mg/l 1000 40,5Conductividad S/cm 400 70,9

CARACTERSTICAS QUMICASPARMETRO EXPRESADOCOMO

LMITEPERMISIBLE RESULTADO

Alc. Total Como CaCO3 mg/l 12Dureza Total Como CaCO3 mg/l 300 26Dureza Clcica Como CaCO3 mg/l 20

Sigue



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Dureza magnsica Como CaCO3 mg/l 8Hierro Total Fe3+ 0,3 0,08Amonaco NH3 1,2 0,03Nitratos NO3- 50 0,6Sulfatos SO42- 200 1Flor F- 1,5 0,68

CARACTERSTICAS MICROBIOLGICASPARMETRO EXPRESADOCOMO


COLIFORMES TOTALES U.F.C./100 ml



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Cuadro 3.5c: Calidad del agua vertiente Los ShininesCARACTERSTICAS FSICAS

PARMETRO EXPRESADOCOMOLMITE

PERMISIBLE RESULTADOpH Unidades 6,5-8,5 7Color Pt-Co 15 27Turbidez NTU 5 6,55Slidos Totales Disueltos mg/l 1000 26,8Conductividad S/cm 400 47,1

CARACTERSTICAS QUMICASPARMETRO EXPRESADOCOMO


Alc. Total Como CaCO3 mg/l 16Dureza Total Como CaCO3 mg/l 300 20Dureza Clcica Como CaCO3 mg/l 16Dureza magnsica Como CaCO3 mg/l 4Hierro Total Fe3+ 0,3 0,04Amonaco NH3 1,2 0,02Nitratos NO3- 50 0,4Sulfatos SO42- 200 1Flor F- 1,5 0,01

CARACTERSTICAS MICROBIOLGICASPARMETRO EXPRESADOCOMO


COLIFORMES TOTALES U.F.C./100 ml



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realizacin de actividades de pastoreo y otras que puedan producircontaminacin a la fuente.

Los resultados del anlisis de las muestras de agua se presentan en el (Anexo5: Anlisis de agua).

Seleccin del mtodo de tratamientoDe acuerdo a la gua de diseo contenida en la norma CO 10.7-601, serecomienda para el tipo de fuentes subterrneas, realizar un tratamiento dedesinfeccin antes de la distribucin.Las aguas subterrneas o superficiales provenientes de cuencas noprotegidas, pueden encuadrarse dentro de las normas de calidad para aguapotable mediante un proceso que no exija coagulacin. (Norma CO 10.7 601)

Cuadro 3.6: Calidad Microbiolgica del AguaClasificacin NMP/100 ml DE BACTERIAS

COLIFORMESExige slo tratamiento dedesinfeccin

0 50

Exige mtodos convencionales detratamiento

50 5000

Contaminacin intensa que obliga atratamientos ms activos

5000 50000

Contaminacin muy intensa que haceinaceptable el agua a menos que se recurra atratamientos especiales Estas fuentes seutilizarn solo en casos extremos

ms de 50000

Fuente:Cdigo Ecuatoriano para el diseo de la construccin de Obras Sanitarias, norma CO10.7-601numeral 4.1.8.2 Tabla VI. 1995

Las aguas podrn requerir adems pre tratamiento, sedimentacin simple y/ofiltracin lenta, segn los siguientes criterios:



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Cuadro 3.7: Tratamientos ProbablesCaracterstica del agua Tratamiento probableTurbiedad media



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Diseo hidrulico Clculo y diseo de la captacin tipo vertiente de afloramiento

horizontalLa captacin tipo vertiente para afloramientos horizontales consiste en laconstruccin de una cmara, la misma que debe disponer de los siguientesaccesorios bsicos para su correcto funcionamiento y control:

Una canastilla en el ingreso de la tubera de salida. Una tubera de desborde. Un sistema de desage. Vlvula de control al inicio de la lnea de conduccin.

Figura 3.1: Captacin de vertiente.

Fuente: FASBASE

Diseo hidrulico y dimensionamientoPara el dimensionamiento de la captacin es necesario conocer el caudalmximo de la fuente, de modo que el dimetro de los orificios de entrada a lacmara hmeda sea suficiente para captar este caudal o gasto. Conocido elgasto, se puede disear el rea de orificio sobre la base de una velocidad deentrada no muy alta y al coeficiente de contraccin de los orificios.



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Figura 3.2: Flujo de pared en un orificio de pared gruesa

Fuente: AGERO Roger. 2004 Ancho de la pantalla

Para determinar el ancho de la pantalla es necesario conocer el dimetro y elnmero de orificios que permitirn fluir el agua desde la zona de afloramientohacia la cmara hmeda. Para el clculo del dimetro de la tubera de entrada(D), se utilizan las siguientes ecuaciones. (FASBASE)

dmx CAVQ (Ecuacin 3.1)

Dnde:

Q mx: Gasto mximo de la fuente en l/s.V: Velocidad de paso (se asume 0,50 m/s, siendo menor que el valor

mximo recomendado de 0,60 m/s).A: rea de la tubera en m2Cd: Coeficiente de descarga (0,6 a 0,8).g: Aceleracin de la gravedad (9,81 m/s2)h: Carga sobre el centro del orificio (m), 0.30 m

El valor de A resulta:

42Da

VCQAdmx

Considerando la carga sobre el centro del orificio el valor de A ser:



40

422

21

DaghC

QAd

mx

Dimetro de tubera de ingreso:

ADa 4

(Ecuacin 3.2)

Nmero de orificios

Se recomienda usar dimetros (D) menores o iguales de 2. Si se obtuvierandimetros mayores, ser necesario aumentar el nmero de orificios (Norif),siendo: (FASBASE)

1asumidodimetrodelreacalculadodimetrodelrea Norif (Ecuacin 3.2)

12

21

DDNorif

Figura 3.3: Distribucin de los orificios de pantalla normal

Fuente: AGERO Roger. 2004



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Para el clculo del ancho de la pantalla, se asume que para una buenadistribucin del agua los orificios se deben ubicar como se muestra en laFigura 3.3

Siendo:

d el dimetro de la tubera de entrada, en m.b el ancho de la pantalla, en m.Conocido el nmero de orificios y el dimetro de la tubera de entrada, secalcula el ancho de la pantalla (b) mediante la siguiente ecuacin:

1362 NorifDDNorifDbDDDNorifDb 3312

DNorifDb 49 (Ecuacin 3.3)Dnde:

b: Ancho de la pantalla, en mD: Dimetro del orificio, en mNorif: Nmero de orificios

Figura 3.4: Altura total de la cmara hmeda

Fuente: FASBASE



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Clculo de la distancia entre el punto de afloramiento y la cmarahmeda.

Para determinar la altura de la captacin, es necesario conocer la cargarequerida para que el gasto de salida de la captacin pueda fluir por la tuberade conduccin. La carga requerida es determinada mediante la siguienteecuacin: (FASBASE)

gVho 256.1

2

(Ecuacin 3.4)

Dnde:

ho: Carga requerida, en mV: Velocidad promedio en la salida de la tubera de la lnea de

conduccin, en m/sg: Aceleracin de la gravedad igual 9,81 m/s2

Se recomienda una altura mnima de H = 30 cm

ohHHf (Ecuacin 3.5)

Determinamos la distancia entre el afloramiento y la captacin:

30.0HfL

(Ecuacin 3.6)

Altura de la cmara hmeda

Determinamos la altura de la cm

Tesis- Danilo Cueva

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