UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE ......A mis tíos: Maya, Chary, Beby, Tocayo, Carlín,...

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS

FÍSICAS Y MATEMÁTICA

CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL

Rediseño del sistema de riego Oyacoto, comunidad San

Francisco de Oyacoto, parroquia Calderón, cantón Quito,

Provincia de Pichincha

Trabajo de Titulación modalidad estudio técnico, previo a la

obtención del Título de Ingeniero Civil

AUTORES: Enríquez Erazo María Gabriel

Gudiño Gordillo Mauricio Xavier

TUTOR: Ing. Efrén Wilfrido Ortiz Moya MSc.

Quito, 2018

ii

DERECHOS DE AUTOR

Nosotros, ENRÍQUEZ ERAZO MARÍA GABRIEL, GUDIÑO GORDILLO

MAURICIO XAVIER en calidad de autores y titulares de los derechos morales y

patrimoniales del trabajo de titulación REDISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO

OYACOTO, COMUNIDAD SAN FRANCISCO DE OYACOTO, PARROQUIA

CALDERÓN, CANTÓN QUITO, PROVINCIA DE PICHINCHA, modalidad estudio

técnico, de conformidad con el Art. 114 del CÓDIGO ORGÁNICO DE LA ECONOMÍA

SOCIAL DE LOS CONOCIMIENTOS, CREATIVIDAD E INNOVACIÓN,

concedemos a favor de la Universidad Central del Ecuador una licencia gratuita,

intransferible y no exclusiva para el uso no comercial de la obra, con fines estrictamente

académicos. Conservamos a mi/nuestro favor todos los derechos de autor sobre la obra,

establecidos en la normativa citada.

Así mismo, autorizo/autorizamos a la Universidad Central del Ecuador para que realice

la digitalización y publicación de este trabajo de titulación en el repositorio virtual, de

conformidad a lo dispuesto en el Art. 144 de la Ley Orgánica de Educación Superior.

El (los) autor (es) declara (n) que la obra objeto de la presente autorización es original en

su forma de expresión y no infringe el derecho de autor de terceros, asumiendo la

responsabilidad por cualquier reclamación que pudiera presentarse por esta causa y

liberando a la Universidad de toda responsabilidad.

Firma: ___________________________________

Mauricio Xavier Gudiño Gordillo

CC: 1003033329

Dirección electrónica: [email protected]

Firma: ___________________________________

María Gabriel Enríquez Erazo

CC:1721393633

Dirección electrónica: [email protected]

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

iii

APROBACIÓN DEL TUTOR

En mi calidad de Tutor del Trabajo de Titulación, presentado por ENRÍQUEZ ERAZO

MARÍA GABRIEL, GUDIÑO GORDILLO MAURICIO XAVIER, para optar por el

Grado de Ingenieros Civiles; cuyo título es el: REDISEÑO DEL SISTEMA DE RIEGO

OYACOTO, COMUNIDAD SAN FRANCISCO DE OYACOTO, PARROQUIA

CALDERÓN, CANTÓN QUITO, PROVINCIA DE PICHINCHA, considero que dicho

trabajo reúne los requisitos y méritos suficientes para ser sometido a la presentación

pública y evaluación por parte del tribunal examinador que se designe.

En la ciudad de Quito, a los 28 días del mes de febrero de 2018.

Ing. Efrén Wilfrido Ortiz Moya

DOCENTE-TUTOR

C.C. 0501927453

iv

DEDICATORIA

El presente trabajo lo dedico a mis padres, porque ellos son el pilar fundamental

de mi vida, porque su constante sacrificio a lo largo de estos años me ha enseñado a crecer

y a fortalecer esa pasión de convertirme en el profesional que siempre soñé, porque sus

consejos, sus necesidades, fueron el estímulo perfecto para continuar en cada batalla, solo

con el fin de poder culminar un sueño que a su vez se volvía imposible.

A mí hermana Kathy, por sus múltiples consejos, que siempre son oportunos, por

sus palabras de apoyo y su compañía en los momentos más difíciles, por su infinito cariño

y ese sentimiento de perseverancia, por el ejemplo personal y profesional que siempre

sabré asimilar, y por el regalo magnifico de una nueva vida incorporándose en la mía.

A Cinthy el amor de mi vida, por su preocupación incansable y su verdadera

confianza, porque siempre brindaste la fuerza necesaria con el fin de poder llegar a

culminar mi objetivo, porque me hiciste capaz de creer en mis principios y reflejar en este

trabajo escrito, todo aquel sentimiento de angustia que me solía irrumpir, solo diré amor

lo logramos.

A mi familia, y en especial a mi abuelita, ya que su ejemplo de trabajo me enseñó

que, lo sueños jamás llegarán a cumplirse de manera sencilla, que sus valores siempre

fortalecieron mis principios, con el fin de convertirme en un reflejo perfecto de su

esfuerzo diario y su buen humor ante la vida.


v

DEDICATORIA

Con el mayor cariño del universo a quienes con su apoyo y afecto me han

impulsado a cumplir con mi sueño, a quienes han estado junto a mí en cada momento y

me han visto caer y levantarme, quienes me han impulsado a seguir adelante a pesar de

las dificultades

A mi hija, mi preciosa María Paz, el motor de mi vida que me motiva a ser mejor

por y para ella. A ti mi pequeña por mostrarme que la mejor solución a los problemas es

el amor y la simplicidad de una sonrisa.

A mi madre, mi mami Patty que con su sabiduría ha sabido guiarme siempre

enseñándome que “la vida es de los valientes”, a ti por ser una gran madre y el mejor

ejemplo de fuerza y valentía.

A mis abuelitos, mi papi Rigo y mi mami Zoily que siempre confiaron en mí a

pesar de las dificultades y por enseñarme con el ejemplo que cada esfuerzo y cada

sacrificio no valen la pena, valen la alegría.

A mis tíos: Maya, Chary, Beby, Tocayo, Carlín, Nillo y Toño que siempre han

tenido una palabra de aliento cuando las cosas se ponen grises.

Con especial cariño a mi tío Faby a quien siempre consideré un padre y hoy desde

el cielo ve como este sueño se hace realidad.

A mi padre que desde la eternidad me hizo sentir su presencia y su imagen fue mi

motivación para “ser ingeniera como mi papito Mario”.

A quienes no creyeron en mí, a aquellos que esperaban mi fracaso, a todos

aquellos que aposaban a que me rendiría a medio camino, a quienes pensaron que no lo

lograría.

Babel

vi

AGRADECIMIENTOS

Debo agradecer con todo mi corazón al principal actor que mueve mi vida, Dios,

por sin su fortaleza, y su verdadero amor, jamás sentiría que este sueño se volvería

realidad.

A mis padres, Marcelo y Myriam, que sin lugar a dudas hicieron posible que

llegara a culminar esta meta de volverme un verdadero profesional, porque ellos confiaron

cada día en mi esfuerzo, y me enseñaron que el auténtico sacrificio no es huir de los

problemas, sino hacer frente y terminar lo que un día empecé, a ellos les debo todo lo que

soy, y estoy seguro que siempre haré lo necesario para que se sientan ese orgullo de ser

buenos padres.

A mi hermana, porque sus palabras de aliento fueron siempre oportunas para

levantarme dia tras día y llegar a cumplir este mi sueño, y más aún, con su ejemplo de

vida; inculcaba en mí, ese espíritu de lucha diaria para poder sobrellevar el cariño de

fortaleza con la familia, gracias ñaña.

A Cinthy, el amor de mi vida, porque solamente tú fuiste capaz de evidenciar cada

gota de sudor y cada lagrima de sufrimiento que pasaba cuando la desesperación era mi

principal amiga. Porque tú me enseñaste que debo ser responsable con mis objetivos y

que debo esforzarme más por terminar aquello que tanto soñé, porque tu compañía diaria

fortalece en mí el anhelo de conseguir todo aquello por lo que un dia empecé. Gracias

amor.

A mis amigos, Diego y Erika, que con sus consejos hicieron que confiara en mis

objetivos, que la responsabilidad de un trabajo se ve reflejada en la dedicación que se

entregue, gracias por enseñarme el verdadero sentido de esta profesión y a Johana (Chois),

porque sin importar el tema o la presión constante, confiaste en que podía llegar a

culminar esta meta, porque tu amistad es importante, pero más importante es verte crecer

dia tras dia, en cada error y cada decisión,

A la comunidad de Oyacoto porque al inicio este proyecto se volvió una

contrariedad, pero el desarrollo del mismo, me hizo entender que debemos estar

preparado para nuevos retos que se presenta en el camino.


vii

AGRADECIMIENTOS

A mi querida Universidad Central del Ecuador por recibirme en sus aulas y

acogerme con cariño.

A mi tutor Ing. Efrén Ortiz que siempre supo guiarnos con paciencia hasta

culminar con éxito éste proyecto.

A todos mis profesores que a lo largo de la carrea han compartido su conocimiento

y experiencia con los alumnos, gracias por formar ingenieros con corazón.

A mis compañeros con quienes compartí aulas, gracias por compartir este sueño

conmigo.

A la comunidad San Francisco de Oyacoto por la confianza depositada en este

proyecto.

María Gabriel Enríquez Erazo

viii

CONTENIDO

DERECHOS DE AUTOR ............................................................................................. II

APROBACIÓN DEL TUTOR .................................................................................... III

DEDICATORIA ........................................................................................................... IV

DEDICATORIA ............................................................................................................. V

AGRADECIMIENTOS ............................................................................................... VI

AGRADECIMIENTOS ............................................................................................. VII

CONTENIDO ............................................................................................................ VIII

LISTA DE FIGURAS ................................................................................................ XIV

LISTA DE TABLAS .................................................................................................... XV

LISTA DE ECUACIONES ...................................................................................... XVII

LISTA DE GRÁFICOS ............................................................................................ XIX

LISTA DE ANEXOS ................................................................................................... XX

RESUMEN ................................................................................................................. XXI

ABSTRACT .............................................................................................................. XXII

................................................................................................................. 1

1.1. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA ..................................................................... 1

1.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .......................................................... 1

1.3. JUSTIFICACIÓN ................................................................................................ 2

1.4. OBJETIVOS ........................................................................................................ 3

1.4.1. OBJETIVO GENERAL ................................................................................... 3

1.4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .......................................................................... 3

ix

1.5. HIPÓTESIS .......................................................................................................... 3

1.6. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO.............................................. 3

................................................................................................................. 6

2.1. INTRODUCCIÓN. .............................................................................................. 6

2.2. UBICACIÓN GEOGRÁFICA DEL PROYECTO. ......................................... 6

2.3. LÍMITES .............................................................................................................. 7

2.4. ASPECTOS DEMOGRÁFICOS........................................................................ 8

2.4.1. POBLACIÓN BENEFICIADA ........................................................................ 9

2.4.2. POBLACIÓN POR ÉTNIA. ............................................................................ 9

2.4.3. POBLACIÓN POR GRUPOS DE EDAD. .................................................... 10

2.5. ASPECTOS SOCIOECONÓMICOS. ............................................................. 11

2.6. ASPECTO SOCIAL. ......................................................................................... 11

2.6.1. NIVEL DE INSTRUCCIÓN .......................................................................... 11

2.6.2. VIVIENDA .................................................................................................... 12

2.6.3. SERVICIOS BÁSICOS .................................................................................. 13

2.6.4. VÍA DE ACCESO. ........................................................................................ 14

2.6.5. TELECOMUNICACIONES .......................................................................... 14

2.6.6. SALUD PÚBLICA ........................................................................................ 15

2.6.7. ESCOMBRERA ............................................................................................. 15

2.7. COMPONENTE BIOFÍSICO .......................................................................... 15

2.7.1. USO DEL SUELO ........................................................................................ 16

2.7.2. FACTORES CLIMÁTICOS .......................................................................... 16

2.7.3. RELIEVE ...................................................................................................... 17

2.7.4. GEOLOGÍA .................................................................................................. 18

2.7.5. SUELO .......................................................................................................... 18

2.8. POSIBLES AMENAZAS NATURALES. ....................................................... 19

x

2.9. SISTEMA DE RIEGO ACTUAL .................................................................... 19

2.9.1. CAUDAL CONSECIONADO ....................................................................... 22

2.9.2. ORGANIZACIÓN DE LOS USUARIOS Y MANTENIMIENTO ................... 22

2.10. ESTIMACIÓN DE CAUDALES EN LAS FUENTES. ................................ 22

2.11. DATOS METEOROLÓGICOS. .................................................................... 24

2.11.1. PRECIPITACIÓN. ...................................................................................... 25

2.11.2. EVAPORACIÓN. ........................................................................................ 27

2.11.3. TEMPERATURA. ....................................................................................... 28

2.11.4. HUMEDAD RELATIVA. ............................................................................ 29

2.11.5. TEMPERATURA MEDIA A PUNTO DE ROCIO. ..................................... 30

2.11.6. HELIOFANÍA. ............................................................................................ 31

2.12. LEVANTAMIENTO TOPOGRAFÍCO. ....................................................... 32

2.13. CALIDAD DE SUELOS PARA CULTIVO ................................................. 34

2.14. CALIDAD DE AGUA ..................................................................................... 35

2.15. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL SUELO ............................................ 36

2.15.1. TEXTURA ................................................................................................... 36

2.15.2. ESTRUCTURA ........................................................................................... 36

2.15.3. DENSIDAD ................................................................................................. 37

2.15.4. POROSIDAD .............................................................................................. 37

2.15.5. PROFUNDIDAD DEL SUELO .................................................................. 37

2.15.6. PERMEABILIDAD ..................................................................................... 37

2.15.7. MOVIMIENTOS DE SUELO EN MASA. ................................................... 37

2.16. CULTIVOS. ..................................................................................................... 38

............................................................................................................... 39

3.1. EL RIEGO.......................................................................................................... 39

3.2. SISTEMAS DE RIEGO .................................................................................... 39

xi

3.3. TIPOS DE SISTEMAS DE RIEGO ................................................................ 41

3.3.1. RIEGO POR GRAVEDAD ........................................................................... 41

3.3.2. RIEGO POR ASPERSIÓN ............................................................................ 42

3.3.3. RIEGO POR GOTEO ................................................................................... 42

3.4. SELECCIÓN DEL SISTEMA DE RIEGO .................................................... 43

3.5. DISEÑO DEL SISTEMA .................................................................................. 43

3.5.1. DISEÑO AGRONÓMICO DEL SISTEMA ................................................... 44

3.5.2. GOTEROS .................................................................................................... 57

3.5.3. TIPOS DE GOTEROS .................................................................................. 57

3.5.4. ELECCIÓN DEL GOTERO ......................................................................... 58

3.6. DISEÑO HIDRÁULICO DEL SISTEMA ...................................................... 60

3.6.1. DIÁMETRO DE LA TUBERÍA ..................................................................... 60

3.6.2. ECUACIÓN DE CONTINUIDAD ................................................................ 61

3.6.3. PERDIDAS DE CARGA ............................................................................... 61

3.6.4. ECUACIÓN DE BERNOULLI ..................................................................... 65

3.6.5. DISEÑO DE SIFÓN. .................................................................................... 67

3.6.6. DISEÑO DE LA LINEA DE IMPULSIÓN Y ESTACIÓN DE BOMBEO ..... 72

3.6.7. POTENCIA DE LA BOMBA ........................................................................ 77

3.7. OBRAS COMPLEMENTARIAS AL SISTEMA. .......................................... 78

3.7.1. PUENTES DE LONGITUD AMPLIA PARA RIEGO. .................................. 79

3.7.2. PUENTES COLGANTES.............................................................................. 80

............................................................................................................... 82

4.1. ANÁLISIS DEL SISTEMA. ............................................................................. 82

4.2. ANÁLISIS DEL AGUA EN EL SUELO. ........................................................ 83

4.2.1. CARACTERÍSTICAS FISICAS DEL SUELO. .............................................. 83

4.2.2. ESTADOS DE HUMEDAD DEL SUELO .................................................... 86

xii

4.3. DISEÑO AGRONÓMICO................................................................................ 87

4.3.1. DETERMINACIÓN DE LA EVAPOTRANSPIRACIÓN POTENCIAL ........ 88

4.3.2. DETERMINACIÓN DE LA EVAPOTRANSPIRACIÓN DEL CULTIVO .... 89

4.3.3. DEMANDA NETA ........................................................................................ 90

4.3.4. DEMANDA TOTAL ...................................................................................... 93

4.4. PROGRAMACIÓN DE RIEGO ...................................................................... 94

4.4.1. PORCENTAJE DE ÁREA A REGAR ........................................................... 94

4.4.2. ELECCIÓN DEL GOTERO ......................................................................... 94

4.4.3. SUPERFICIE MOJADA POR EL GOTERO ................................................ 94

4.4.4. NÚMERO DE GOTEROS POR PLANTA .................................................... 95

4.4.5. TIEMPO DE RIEGO .................................................................................... 95

4.4.6. LÁMINA DE RIEGO .................................................................................... 95

4.4.7. INTERVALO ENTRE RIEGOS ..................................................................... 96

............................................................................................................... 97

5.1. DISEÑO DEL SISTEMA DE CONDUCCIÓN .............................................. 97

5.1.1. PROPUESTA ................................................................................................ 97

5.1.2. DISEÑO HIDRÁULICO ............................................................................... 98

5.1.3. ALTERNATIVAS ......................................................................................... 101

5.2. DISEÑO SIFÓN INVERTIDO....................................................................... 106

5.2.1. PÉRDIDAS POR FRICCIÓN ..................................................................... 106

5.3. DISEÑO DEL SISTEMA DE IMPULSIÓN Y BOMBEO .......................... 111

5.3.1. DATOS DEL SISTEMA .............................................................................. 112

5.3.2. DATOS PARA EL SISTEMA DE BOMBEO N° 01: ................................... 112

5.3.3. DATOS PARA EL SISTEMA DE BOMBEO N° 02: ................................... 112

5.3.4. DISEÑO DE TUBERÍA PARA LA RED DE IMPULSIÓN ......................... 112

5.3.5. DISEÑO DE ESTACIÓN DE BOMBEO INICIAL ..................................... 115

xiii

5.3.6. DISEÑO DE LA ESTACIÓN DE BOMBEO SECUNDARIA ..................... 122

5.3.7. DATOS RESULTANTES ............................................................................. 125

5.4. CÀLCULO DEL GOLPE DE ARITE. .......................................................... 126

5.4.1. CALCULO DE LA CELERIDAD. .............................................................. 127

5.4.2. CALCULO DEL PERIODO DEL SISTEMA DE BOMBEO ...................... 128

5.4.3. TIEMPO DE PARADA DEL AGUA. .......................................................... 128

5.4.4. LONGITUD CRITICA DE LA INSTALACIÒN. ......................................... 130

5.4.5. OBTENSIÒN DE LA SOBREPRESIÒN. .................................................... 131

5.5. DISEÑO DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN .......................................... 132

5.6. DISEÑO DEL PUENTE COLGANTE.......................................................... 140

5.6.1. CARGA MUERTA: ..................................................................................... 141

5.6.2. CARGA VIVA .............................................................................................. 142

5.6.3. CARGA DE VIENTO: ................................................................................. 142

5.6.4. RESUMEN DE CARGAS ............................................................................ 143

5.6.5. FACTORES DE SEGURIDAD. .................................................................. 143

5.6.6. ANÁLISIS Y DISEÑO DE LAS ESTRUCTURAS ELEVADAS. .................. 143

5.6.7. DETERMINACIÓN DEL NUMERO DE GRAPAS. ................................... 145

5.6.8. DIMENSIONAMIENTO DE LAS ABRAZADERAS. ................................... 145

5.6.9. CALCULO DEL CABLE FIADOR Y CABLE PRINCIPAL. ...................... 147

5.6.10. DISEÑO DE LA CAMARA DE ANCLAJE. .............................................. 148

5.6.11. DISEÑO DE LA ESTRUCTURA APORTICADA. .................................... 151

5.7. COSTOS DE OPERACIÓN. .......................................................................... 154

5.7.1. COSTO MENSUAL DE OPERACIÓN. ...................................................... 154

5.8. PRESUPUESTO .............................................................................................. 155

............................................................................................................. 156

6.1. CONCLUSIONES ........................................................................................... 156

xiv

6.2. RECOMENDACIONES ................................................................................. 158

............................................................................................................. 159

BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................................ 159

LISTA DE FIGURAS

Figura 1.1. Cartografía de Oyacoto. ................................................................................. 4

Figura 2.1. Población por Género ..................................................................................... 9

Figura 2.2. Población por Etnia ...................................................................................... 10

Figura 2.3. Población por Grupos de Edad ..................................................................... 10

Figura 2.4. Nivel de Instrucción ..................................................................................... 12

Figura 3.1. Predicción de la ETo (eje de ordenadas) a partir del factor f de Blaney-Criddle

(eje de abscisas), para diferentes condiciones de humedad relativa mínima, horas de

insolación diarias y vientos diurnos. .............................................................................. 49

Figura 3.2. Variación del Factor de Advección. ............................................................. 55

Figura 3.3. Representación de la ecuación de Bernoulli ................................................ 66

Figura 3.4. Ejemplo de Sifón Normal ............................................................................ 68

Figura 3.5. Partes de un sifón Invertido. ........................................................................ 69

Figura 3.6. Interpretación de la Línea de Energía de un Sifón ....................................... 70

Figura 3.7. Diagrama de un Sistema de Bombeo ........................................................... 73

Figura 3.8. Esquema representativo de la estación de Bombeo ..................................... 74

Figura 3.9. Cargas de Presión Estática en un sistema de Bombeo ................................. 77

Figura 3.10. Paso elevado sobre el Río San Pedro ......................................................... 81

Figura 4.1. Variación del Factor de Advección. ............................................................. 92

xv

LISTA DE TABLAS

Tabla 2.1. Coordenadas Limitantes de la comunidad (TMQ) .......................................... 7

Tabla 2.2. Analfabetismo local ....................................................................................... 12

Tabla 2.3. Número de Viviendas por tipo ...................................................................... 13

Tabla 2.4. Disponibilidad de Comunicación .................................................................. 15

Tabla 2.5. Matriz Para Descripción De Variables Climáticas. ....................................... 17

Tabla 2.6. Caudales tomados por peritos de SENAGUA ............................................... 23

Tabla 2.7. Vertientes Aforadas ....................................................................................... 23

Tabla 2.8. Estaciones Pluviométricas y Meteorológicas presentes en la zona de estudio.

........................................................................................................................................ 25

Tabla 2.9. Cultivos Predominantes ................................................................................. 38

Tabla 3.1. Horas de luz en el día expresado en porcentaje ............................................. 47

Tabla 3.2. Duración aproximada de las etapas en el ciclo vegetativo de cultivos anuales

(C. Brouwer y M. Heibloem).......................................................................................... 50

Tabla 3.3. Coeficiente de cultivo (Kc) de cultivos anuales (C. Brouwer y M. .............. 51

Tabla 3.4. Coeficiente Kc de árboles frutales ................................................................. 52

Tabla 3.5. Valores de eficiencia de riego de acuerdo a los métodos .............................. 53

Tabla 3.6. Valores de CU recomendados para riego localizado ..................................... 56

Tabla 3.7. Porcentaje de área a regar en función del área de la planta ........................... 56

Tabla 3.8. Coeficiente C “Hazen-Williams” .................................................................. 63

Tabla 3.9. Coeficiente Ka para accesorios en tuberías ................................................... 64

Tabla 4.1. Clasificación de Suelos.................................................................................. 84

Tabla 4.2. Textura del Suelo ........................................................................................... 85

Tabla 4.3. Profundidad radicular de cultivos .................................................................. 86

Tabla 4.4. Cultivos Predominantes en Oyacoto ............................................................. 88

Tabla 4.5. Evaporación Potencial ETo ........................................................................... 89

xvi

Tabla 4.6. Evapotranspiración de Cultivo ...................................................................... 90

Tabla 4.7. Valores de Coeficiente de Localización ........................................................ 91

Tabla 5.1. Caudales de las fuentes de Chusalongo ......................................................... 98

Tabla 5.14. Valores de K .............................................................................................. 129

Tabla 5.15. Valores de Coeficiente .............................................................................. 129

Tabla 5.17. Calculo de la longitud critica ..................................................................... 130

Tabla 5.18. Distintas Fórmulas para el Cálculo de la Sobre Presión ........................... 131

Tabla 5.19. Calculo de Sobre Presiones en Tubería de Impulsión ............................... 131

Tabla 1.1. Geometría del Puente .................................................................................. 140

Tabla 1.2. Cargas Actuantes ......................................................................................... 143

Tabla 1.3. Factores De Seguridad Para El Diseño De Péndola Y Cable Principal ...... 143

Tabla 1.4. Diseño de la Péndola ................................................................................... 144

Tabla 1.5. Longitud total de la Péndola ........................................................................ 144

Tabla 1.6. Tipo de Grapas. ........................................................................................... 145

Tabla 1.7. Longitud total de Doblez ............................................................................. 145

Tabla 1.8. Dimensionamiento de las Abrazaderas ....................................................... 146

Tabla 1.9. Diseño de la placa para abrazadera sometida a corte .................................. 147

Tabla 1.10. Tracción Máxima Horizontal en el Fiador (Hmax) ................................ 148

Tabla 1.11. especificaciones técnicas de cable principal.............................................. 148

Tabla 1.12. Geometría de la Cámara de anclaje (Pre dimensionamiento) ................ 149

Tabla 1.13. Estabilidad por parte del Suelo .................................................................. 150

Tabla 1.14. Diseño del Macizo de Anclaje ................................................................ 150

Tabla 1.15. Pre dimensionamiento de la Torre de Hormigón ...................................... 151

Tabla 1.16. Geometría del Pórtico ................................................................................ 152

Tabla 1.17. Resumen de Cargas Actuantes .................................................................. 153

xvii

LISTA DE ECUACIONES

Ec. 3.1 ................................................................................................................ 46

Ec. 3.2 ................................................................................................................ 52

Ec. 3.3 ................................................................................................................ 53

Ec. 3.4 ................................................................................................................ 54

Ec. 3.5 ................................................................................................................ 54

Ec. 3.6 ................................................................................................................ 54

Ec. 3.7 ................................................................................................................ 54

Ec. 3.8 ................................................................................................................ 54

Ec. 3.9 ................................................................................................................ 54

Ec. 3.9 ................................................................................................................ 55

Ec. 3.11 .............................................................................................................. 56

Ec. 3.12 .............................................................................................................. 58

Ec. 3.13 .............................................................................................................. 58

Ec. 3.14 .............................................................................................................. 58

Ec. 3.15 .............................................................................................................. 59

Ec. 3.16 .............................................................................................................. 59

Ec. 3.17 .............................................................................................................. 60

Ec. 3.18 .............................................................................................................. 60

Ec. 3.19 .............................................................................................................. 61

Ec. 3.20 .............................................................................................................. 61

Ec. 3.21 .............................................................................................................. 61

Ec. 3.22 .............................................................................................................. 62

Ec. 3.23 .............................................................................................................. 62

Ec. 3.24 .............................................................................................................. 62

Ec. 3.25 .............................................................................................................. 63

xviii

Ec. 3.26 .............................................................................................................. 65

Ec. 3.27 .............................................................................................................. 65

Ec. 3.28 .............................................................................................................. 66

Ec. 3.29 .............................................................................................................. 67

Ec. 3.30 .............................................................................................................. 67

Ec. 3.31 .............................................................................................................. 70

Ec. 3.32 .............................................................................................................. 70

Ec. 3.33 .............................................................................................................. 71

Ec. 3.34 .............................................................................................................. 71

Ec. 3.35 .............................................................................................................. 72

Ec. 3.36 .............................................................................................................. 72

Ec. 3.37 .............................................................................................................. 74

Ec. 3.38 .............................................................................................................. 75

Ec. 3.39 .............................................................................................................. 75

Ec. 3.40 .............................................................................................................. 76

Ec. 3.41 .............................................................................................................. 76

Ec. 3.42 .............................................................................................................. 77

Ec. 3.43 .............................................................................................................. 77

Ec. 4.1 ................................................................................................................ 86

Ec. 4.2 ................................................................................................................ 87

Ec. 4.3 ................................................................................................................ 89

Ec. 4.4 ................................................................................................................ 90

Ec. 4.5 ................................................................................................................ 91

Ec. 4.6 ................................................................................................................ 95

Ec. 4.7 ................................................................................................................ 95

Ec. 4.8 ................................................................................................................ 95

xix

Ec. 4.9 ................................................................................................................ 96

Ec. 5.1 ................................................................................................................ 98

Ec. 5.2 .............................................................................................................. 127

Ec. 5.3 .............................................................................................................. 128

Ec. 5.4 .............................................................................................................. 128

Ec. 5.5 .............................................................................................................. 130

LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 2.1. Histograma de Precipitación ........................................................... 27

Gráfico 2.2. Histograma de Evaporación ........................................................... 28

Gráfico 2.3. Histograma de Temperatura ........................................................... 29

Gráfico 2.4. Histograma de Humedad Relativa .................................................. 30

Gráfico 2.5. Histograma de Temperatura Media a Punto de Rocío .................... 31

Gráfico 2.6. Histograma de Heliofanía ............................................................... 32

Gráfico 3.1. Esquema típico Sistema de riego .................................................... 40

Gráfico 3.2. Relación del uso de puentes según el costo y distancia a salvar .... 80

Gráfico 4.1. Pirámide de Clasificación de Suelo por textura ............................. 84

xx

LISTA DE ANEXOS

ANEXO Nro. 01: Ubicación Geográfica

ANEXO Nro. 02: Requerimiento De La Comunidad

ANEXO Nro. 03: Concesión Fuentes de SENAGUA

ANEXO Nro. 04: Encuesta

ANEXO Nro. 05: Mapas Georreferenciados

ANEXO Nro. 06: Aforos de Agua

ANEXO Nro. 07: Datos Meteorológicos

ANEXO Nro. 08: Análisis de Agua

ANEXO Nro. 09: Estudios de Suelos

ANEXO Nro. 10: Curvas Características de Bombeo

ANEXO Nro. 11: Presupuesto Referencial

ANEXO Nro. 12: Planos de Diseño

xxi

TITULO: Rediseño del Sistema de Riego Oyacoto, Comunidad San Francisco

De Oyacoto, Parroquia Calderón, Cantón Quito, Provincia De Pichincha

Autores: Enríquez Erazo María Gabriel


Tutor: Ing. Efrén Wilfrido Ortiz Moya MSc.

RESUMEN

La Comunidad de San Francisco de Oyacoto a través del rediseño del sistema de

riego, se reabastecerá con un caudal mayor, reemplazando al caudal existente de 2.32l/s.

Existen 5 tipos de fuentes cercanas ubicadas a lo largo del margen derecho del río

Guayllabamba, estas fuentes presentan distintas alturas de afloramiento, llegando a

proporcionar un caudal total de 40.19 l/s, con el fin de cubrir un área de riego

aproximadamente de 126.52 Ha. Cada una de las vertientes tendrá un tanque de captación

independiente, recolectando este caudal desde la Fuente Guayllabamba 1 hasta la fuente

Guayllabamba 5 por medio de tubería de 160mm. Este caudal deberá llegar a un tanque

de carga general y poder transportar el flujo hacia el margen izquierdo del río

Guayllabamba, usando un sifón invertido; llegando así, al punto más favorable de

impulsión. Una vez establecido el paso elevado, se trasladará este caudal usando un

sistema de bombeo en serie y considerando el desnivel de 400m. Se colocarán estaciones

al inicio y en medio de la pendiente, añadiendo bombas de 50 HP colocadas de manera

que, puedan abastecer el caudal sin problema. El caudal será recolectado en un tanque

general ubicado en el punto más alto con una altitud de 2400msnm, y distribuir el caudal

por gravedad hacia los distintos puntos de riego en la comunidad.

PALABRAS CLAVE: CAUDAL / FUENTES / AFLORAMIENTO / ÁREA

DE RIEGO / SIFÓN INVERTIDO / PASO ELEVADO / BOMBAS

xxii

TITLE: Redesign of the Oyacoto Irrigation System, San Francisco De Oyacoto

Community, Calderón Parish, Quito Canton, Pichincha Province

Authors: Enríquez Erazo María Gabriel


Tutor: Ing. Efrén Wilfrido Ortiz Moya MSc.

ABSTRACT

San Francisco de Oyacoto Community, through the redesign of the current

irrigation system, will be resupplied with a higher flow, replacing existing flow of 2.32l/s.

There are 5 types of nearby fountains located along the right margin of the Guayllabamba

river, each one has different height of outcrop, they provide a total flow of 40.19 l/s in

order to include an irrigation area of 126.52Ha approximately. Each of the slopes will

have independent catchment tank, collecting this flow from Guayllabamba fountain 1 to

Guayllabamba fountain 5 through a tubing of 160mm, in order to incorporate a general

cargo tank and carry the flow to the left margin of the Guayllabamba River, using an

inverted siphon in order to come to the most favorable impulsion point. Once the

suspension bridge has been established, the flow will be driven using a pumping system

in series and considering the difference of 400m. Also, the stations will be located at the

beginning and the middle of the slope, incorporating three pumps of 50HP in order to

supply the correct flow without problems. The flow will be recollected in a general tank

located in the highest point with an altitude of 2400m.a.s.l. and distributing the flow by

gravity to the different irrigation points in the community.

KEYWORDS: FLOWS / SOURCES / COOLING / IRRIGATION AREA /

INVERTED SIPHON / HIGH PASSAGE / PUMPS

1

GENERALIDADES

1.1. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA

Al ser el recurso hídrico la principal herramienta para la agricultura y teniendo en

cuenta la fertilidad de las tierras sobre las que nos asentamos hemos hecho conciencia de

la necesidad que tienen muchos pueblos de este recurso; es así como llegamos a la

comunidad de San Francisco de Oyacoto, una tierra muy fértil y con un clima privilegiado

que lamentablemente no cuenta con la cantidad suficiente de agua de riego para

desarrollar su actividad agrícola.

En la actualidad la comunidad de Oyacoto de la parroquia de Calderón cuenta con

un sistema de riego insuficiente, mismo que no tiene la capacidad de cubrir todos los

sectores que necesitan del importante recurso. La falta de agua ha ocasionado el

desaprovechamiento y en algunos casos la inutilización de tierras que por sus

características agrícolas podrían ser utilizadas para grandes cultivos.

Es por esta razón que la Directiva de la Comunidad, la Junta de Agua y el Grupo

de Mujeres de Oyacoto han visto la necesidad de realizar el “REDISEÑO DEL SISTEMA

DE RIEGO OYACOTO, COMUNIDAD SAN FRANCISCO DE OYACOTO,

PARROQUIA CALDERÓN, CANTÒN QUITO, PROVINCIA DE PICHINCHA.”

1.2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

En la actualidad la comunidad de San Francisco de Oyacoto cuenta con un sistema

de riego construido hace cerca de 7 años con la ayuda del grupo social FEEP (Fondo

Ecuatoriano Populorum Progressio) y con la colaboración de la comunidad en la mano de

obra. El sistema antes mencionado fue diseñado para riego por goteo dado las condiciones

de caudal con el que se cuenta, pero los comuneros no hacen uso de los equipos de goteo

y realizan el riego por surcos.

2

Este sistema de riego denominado Umayacu por el lugar de dónde se toma el agua,

es muy limitado y no abastece para las necesidades agrícolas de la región, de tal manera

que la población debe recurrir a otras fuentes de ingreso para satisfacer sus necesidades.

1.3. JUSTIFICACIÓN

La comunidad de Oyacoto es conocida como una zona potencialmente agrícola,

cuyo caudal de riego concesionado es de 2.32 l/s (dato SENAGUA 2017) el cual abastece

solamente a esta comunidad.

Lamentablemente la población no recibe un significativo ingreso económico por

esta actividad, este hecho se le atribuye a la falta del recurso hídrico que ha impedido la

diversificación de la producción.

Por la falta de este recurso, es necesario mencionar que una buena parte de la

población realiza labores fuera del sector, ya que el agua que reciben es escasa y en

algunos casos el poco recurso es utilizado de manera inadecuada por la falta de

información. Por tanto, actualmente la población no considera a la agricultura como una

actividad económicamente rentable.

El Ministerio de Agricultura a través de su plan de desarrollo pretende promover

estrategias que involucran a la comunidad y la generación de oportunidades productivas,

con el fin de aprovechar las potencialidades existentes en el territorio y el desarrollo

económico social.

Lo indicado, nos permite determinar que la cantidad de agua asignada es

insuficiente para realizar el riego total de la Comunidad, por lo que en la búsqueda de

mejorar la calidad de vida y fortalecer las capacidades agrícolas de la comunidad, el

presente proyecto generará herramientas técnicas necesarias a la comunidad, para realizar

un mejor aprovechamiento del agua y así promover la sostenibilidad agrícola de sus

territorios.

3

1.4. OBJETIVOS

1.4.1. OBJETIVO GENERAL

Rediseñar del sistema de Riego Oyacoto, comunidad San Francisco de Oyacoto,

Parroquia Calderón, Distrito Metropolitano de Quito, Provincia Pichincha para

potenciar la actividad agrícola y económica del sector.

1.4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Determinar la demanda de agua tomando en cuenta los cultivos

Estimar el aporte de agua, considerando parámetros de cantidad y calidad.

Realizar el diseño hidráulico de las captaciones, conducciones, tanques de carga

desde las vertientes de incremento de caudal hasta la red de distribución

existente.

1.5. HIPÓTESIS

El rediseño modular del sistema de riego, que podrá ser implantado en la

comunidad de Oyacoto, será necesario para optimizar el uso del agua e incrementar la

producción agrícola para el bienestar social y económico de la comunidad.

1.6. DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROYECTO

El proyecto se encuentra ubicado en la provincia de Pichincha, parroquia de

Calderón, de manera específica a 13Km de la Parroquia de Calderón (dirección Sur-

Norte) en el ingreso norte junto al Peaje de Oyacoto (dirección Norte – Sur).

4

Figura 1.1. Cartografía de Oyacoto.

Fuente: IGM, 201 IEE, 2012, GAD PICHINCHA 2013, (Gobierno Autónomo Desentralizado Calderón,

2015)

El rediseño del sistema de riego tiene como finalidad dotar de un servicio

adecuado para la comunidad de San Francisco de Oyacoto, puesto que actualmente posee

un método de riego deficiente, que no proporciona las condiciones óptimas para satisfacer

las necesidades de riego para los cultivos. Es necesario recalcar que el caudal

concesionado para riego es de 2.32 l/s1, captados en la fuente de Umayacu al sur de la

población.

1 Datos Recopilados de estudios realizados por el FEPP (Fondo Ecuatoriano Populorum Progreso)

SAN FRANCISCO

DE OYACOTO

5

Entre los diferentes cultivos que la zona produce están: aguacates, chirimoyas,

tomate de árbol, pepino, granadilla, limón, tomate riñón, sandía, mora, alverja (arveja),

fréjol, pimiento, caña de azúcar, chigualcanes, babacos, pepinillos y guabas. Parte de

estos cultivos son destinados para la producción económica del lugar: pero, debido al

déficit en el aporte de agua, la producción se limita al uso exclusivo de agua lluvia.

Uno de los factores que también es importante considerar, es la producción

ganadera que se desarrolla en el lugar, debido a que estos se alimentan de varios cultivos

producidos en la zona. La buena producción de estos alimentos genera un impacto

positivo en el sector ganadero, el mismo que se ve reflejado en el aumento de producción

y el sano desarrollo de los animales entre los que predomina el cuidado de cerdos, algunas

familias cuentan con vacas, pollos, utilizados en su mayor porcentaje para el consumo de

la comunidad dependiendo de la necesidad.

6

FUNDAMENTACIÓN REFERENCIAL

2.1. INTRODUCCIÓN.

Para el rediseño del sistema de riego que se propone en la comunidad de San

Francisco de Oyacoto, es necesario conocer varios parámetros específicos, que serán

necesarios para satisfacer la demanda de volumen de agua para los cultivos presentes en

la comunidad. Uno de los datos importantes es la ubicación geográfica de la zona, ya que

partiendo de la geografía se conoce el área limitante de trabajo; así como también

parámetros meteorológicos como: intensidad de lluvia, humedad, temperatura,

evaporación, velocidad del viento, precipitación y heliofanía, datos proporcionados por

el Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología (INAMHI) a través de la estación

meteorológica M345 ubicada en Calderón; y por la Dirección Nacional de Aviación

(DAC) mediante la estación meteorológica ubicada en el interior del aeropuerto.

Parte del recorrido en el sitio es la recolección de información relacionada con la

población, algunos datos importantes como: densidad poblacional, tipo de viviendas,

nivel cultural de la población, información que describe a la población a tener un

desarrollo netamente agronómico, es decir que la misma se sustenta del cultivo de

vegetales para su crecimiento económico.

Adicional a los datos proporcionados, se efectuó un recorrido junto a la

comunidad por las áreas consideradas en el rediseño, así como el reconocimiento de las

fuentes de agua (vertientes) que serán parte esencial para el planteamiento de las posibles

alternativas que proporcionen un mejor desempeño del sistema de riego.

2.2. UBICACIÓN GEOGRÁFICA DEL PROYECTO.

La comuna de Oyacoto se encuentra asentada en la meseta del Guangüiltagua, en

la provincia de Pichincha, Distrito Metropolitano de Quito, es una de las 5 comunidades

pertenecientes a la parroquia rural Calderón. La comunidad se ubica en la margen

izquierda del cañón del río Guayllabamba a una altitud de 2300 msnm.

7

Tabla 2.1. Coordenadas Limitantes de la comunidad (TMQ)

PUNTO ESTE NORTE

P1 510362.24 9988366.19

P2 510749.851 9989114.23

P3 513463.691 9987563.78

P4 513175.752 9986273.09

Nota: Los puntos fueron obtenidos del ARGIS 10.3.

En la Imagen 2.1, se puede distinguir la posible área de riego, con las rutas de

acceso principal y la ubicación de referencias geográficas con el fin de establecer de

manera general el proyecto a desarrollarse. Para más detalles se recomienda revisar el

Anexo Nro. 01.

Imagen 2.1. Ubicación General del Proyecto

Nota: Gráfico recuperado de ARGIS. Elaborado por Enríquez, M. & Gudiño, M.

2.3. LÍMITES

NORTE: Cantón Pedro Moncayo, cabecera cantonal Tabacundo con un área que

bordea los 2km2. Se localiza también la Parroquia de Guayllabamba, cantón Quito.

SUR: Las parroquias rurales de Tumbaco y Cumbayá.

8

ESTE: La parroquia de Tababela, conocida por la implantación del nuevo

Aeropuerto de Quito, además las comunidades de Yaruquí, Puembo, Checa y la

Parroquia rural del Quinche.

OESTE: La parroquia de Calderón, con sus comunidades aledañas de Carapungo,

Llano Grande, mientras que al sur occidente se encuentra precisamente el Cantón

Quito, cabecera cantonal de la Provincia de Pichincha.

Imagen 2.2. Ubicación Geográfica San Francisco de Oyacoto

Nota: Fuente, Ilustración recuperada de la página web (UBICA Tecnologías, 2017)

2.4. ASPECTOS DEMOGRÁFICOS.

En la comunidad de Oyacoto de acuerdo a los datos proporcionados por el

Instituto de Estadísticas y Censos (INEC), hasta el año 2010 es de 1602 habitantes; de los

cuales 789 son Hombres (49%) y 813 son Mujeres (51%), predominando la población

femenina en un 2%. Como se muestra en la Figura 2.1. Población por Género

TABACUNDO

TUMBACO

TABABELA

CALDERÓN

9

Figura 2.1. Población por Género

Fuente: INEC, Censo 2010

2.4.1. POBLACIÓN BENEFICIADA

A mediados del 2017, se convoca a una asamblea general con el propósito de

establecer el principal director de la nueva junta de agua “Chusalongo”, junto con la

respectiva selección de los principales miembros de la misma, determinándose un número

total de 252 usuarios, quienes son los encargados de proporcionar la información

necesaria para el respectivo diseño de riego.

2.4.2. POBLACIÓN POR ÉTNIA.

Gracias a la información recopilada, gran parte de la comunidad se auto identifica

como indígena o de ascendencia indígena, llegando a ser un 43%. En la Figura 2.2 se

muestra la distribución de la población según sus etnias.

Hombres, 789

Mujer; 813

10

Figura 2.2. Población por Etnia


2.4.3. POBLACIÓN POR GRUPOS DE EDAD.

Una vez determinada la población total, se obtiene la población por grupos de

edad, dato que servirá para tener una relación de la población futura la cual será la

responsable de mantener el sistema que se desea implementar; por lo tanto se obtiene que,

en su mayoría prevalece la población joven con un 12% (De 10 a 14 años) como se

muestra en la Figura 2.3:

Figura 2.3. Población por Grupos de Edad


42,76%

1,87%

1,00%

51,94%

1,94%

0,50%

Indigena

Afroecuatoriano/Negro/Mulato

Montubio

Mestizo

Blanco

Otro

0,00% 10,00% 20,00% 30,00% 40,00% 50,00% 60,00%

Indigena Afroecuatoriano/Negro/Mulato Montubio Mestizo Blanco Otro

31139

164190

175162

142105

8695

7255

5244

2232

1798

200

0 50 100 150 200

Menor de 1…

De 5 a 9 años

De 15 a 19…

De 25 a 29…

De 35 a 39…

De 45 a 49…

De 55 a 59…

De 65 a 69…

De 75 a 79…

De 85 a 89…

De 95 a 99…

Población por Grupos de Edad

11

Según los datos del INEC, se consideran cuatro grupos de mayor consideración

poblacional, de 5 a 9 años, de 10 a 14 años, de 15 a 19 años y de 20 a 24 años, con una

población que varía entre 162 personas hasta 190 personas, ratificando la población joven

presente en el lugar.

2.5. ASPECTOS SOCIOECONÓMICOS.

Con los datos obtenidos del INEC se corrobora que la población joven se ve

obligada a migrar a sitios cercanos como Quito, Cayambe, Tabacundo y Guayllabamba,

por la falta de agua para el desarrollo agrícola.

2.6. ASPECTO SOCIAL.

2.6.1. NIVEL DE INSTRUCCIÓN

En Oyacoto, según datos recopilados por el INEC, la población predominante es

aquella que cuenta con instrucción primaria, llegando a considerarse un 42%. La

población que ha culminado la etapa secundaria es de 306 personas, lo que representa un

21%. EL 6% tiene instrucción media, es decir población que posee algún tipo de

tecnologías. Mientras que el 5% de la población (72 personas) han llegado a culminar la

educación superior o de tercer nivel. Lo dicho se refleja en la figura 2.4.

En vista de lo observado en varias reuniones con la comunidad, podemos acotar

que, parte de la comunidad presenta un conocimiento empírico sobre el desarrollo de un

sistema de riego; por lo que, mediante capacitaciones y bajo la responsabilidad de

empresas afines, se puede obtener un personal capaz de poner en marcha el sistema de

riego, abaratando costos por mano de obra especializada.

12

Figura 2.4. Nivel de Instrucción


Se debe considerar que el 13.27% de la población estimada es analfabeta2,

cubriendo un total de 143 personas. Esto propone una idea clara sobre la comunidad y la

necesidad de una asesoría técnica básica para la fase de operación y mantenimiento, el

mismo que ayudará a salvaguardar el funcionamiento óptimo del sistema.

Tabla 2.2. Analfabetismo local

Alfabeto Analfabeto Total

935 143 1078


2.6.2. VIVIENDA

Como datos complementarios de la comunidad, tenemos el tipo de vivienda, que

hasta el año 2010 el total de viviendas es de 7153, distribuidas de la siguiente manera:

2 Según el Instituto Nacional De Estadísticas Y Censos (INEC)


Ninguno

Centro de Alfabetización/(EBA)

Preescolar

Primario

Secundario

Educación Básica

Educación Media

Ciclo Postbachillerato

Superior

Postgrado

Se ignora

0 100 200 300 400 500 600 700

13

Tabla 2.3. Número de Viviendas por tipo

NÚMERO DE VIVIENDAS POR TIPO

Casa/Villa Departamento

Cuartos

de

inquilinato

Mediagua Rancho Covacha Choza Otra

vivienda Total

475 6 6 182 1 25 3 17 715


El objetivo principal, es abarcar un conocimiento general sobre el sector habitable

de la comunidad y el sitio destinado para el desarrollo netamente agrícola.

2.6.3. SERVICIOS BÁSICOS

Según la ubicación geográfica del sector, la parroquia tiene una caracterización

rural, por lo tanto, posee un nivel considerable de servicios básicos, dotando a la mayor

parte de la población con servicios de agua potable, alcantarillado, energía eléctrica y

telecomunicaciones, promoviendo un nivel de vida aceptable para la población.

Agua Potable, Alcantarillado, Manejo Residuos Sólidos

El abastecimiento de agua es proporcionado por la EPMAAPS, por un sistema de

tubería distribuidas en ramales, la cuales alcanzan una cobertura del 87%. Según los

valores de pagos correspondientes a la empresa, el costo de agua potable es de alrededor

de $0.41 dólares en el rango de 0 - 11m3, considerando un valor global para consumos

domésticos.

Energía Eléctrica Alumbrado Público

La comunidad presenta un alumbrado público en la mayoría de las vías

adoquinadas del sector, por lo que, según datos estadísticos del INEC, representa el 85%

de la población en análisis. Esto se debe a la presencia de la escombrera en el sector y la

presencia de camiones de descarga en esta zona, para más detalles mencionaremos la

misma más adelante el acápite 2.6.7.

Además, con la información breve recolectada en el sector y la información

proporcionada por la entidad responsable (EEQ), se puede mencionar que la cobertura de

14

red eléctrica se encuentra alrededor del 87.6%, distribuida de tal forma que se extienda a

partir de la zona central hasta la mayor extensión posible cerca de las laderas perimetrales.

Existe escasa cobertura de red en los predios ubicados en las laderas cerca del río

Guayllabamba.

2.6.4. VÍA DE ACCESO.

En el recorrido también se puede constatar que la mayor parte de vías son

vecinales, contando con el acceso necesario hasta el punto cumbre propuesto en el

proyecto, en cambio la parte de la captación posee senderos angostos de anchos mínimos,

que son exclusivos para el paso de personas y el paso de ganado para su alimentación.

Gracias a la presencia de la Escombrera, el municipio realiza trabajos de

compactación de la subrasante en algunos caminos, con el fin de tener un acceso propicio

en el paso de camiones destinados para las descargas de materiales pétreos y afines.

En la parte central existen vías adoquinadas y asfaltadas, haciendo más accesible

el ingreso a zonas de mayor afluencia poblacional. Existe, adicional un levantamiento y

estudio vial por parte del municipio bajo la responsabilidad del tecnólogo José Gracia, el

mismo que propone un alcance de rutas que cubran el 100% de la comunidad. Cabe

recalcar la presencia de la Panamericana Norte, vía de III Orden con fines conectivos

entre las parroquias de Calderón y Guayllabamba, y que servirá de ingreso principal hacia

la comunidad.

2.6.5. TELECOMUNICACIONES

La evaluación de las telecomunicaciones se hizo en el censo del 2010, obteniendo

datos de telefonía fija, telefonía celular, servicio de internet, disponibilidad de

computadora y servicio de televisión por cable, indicados en la Tabla 2.44.


15

Tabla 2.4. Disponibilidad de Comunicación

DISPONIBILIDAD DE COMUNICACIONES POR VIVIENDA

SERVICIO SI % NO %

Teléfono convencional 176 41,31% 250 58,69%

Teléfono celular 314 73,71% 112 26,29%

Internet 19 4,46% 407 95,54%

Computadora 87 20,42% 339 79,58%

TV por Cable 7 1,64% 419 98,36%


2.6.6. SALUD PÚBLICA

En la comunidad no existe un centro médico del Ministerio de Salud Pública,

deben acudir al centro de salud de Calderón y en caso de emergencias al Hospital Docente

de Calderón. Los miembros del Seguro Social Campesino disponen de servicio médico

una vez por semana los días martes.

2.6.7. ESCOMBRERA

En el sector de Oyacoto existe una nueva escombrera para la recepción de arena,

grava, piedras, recebo, asfalto, concreto, ladrillo, cemento, acero, hierro, mallas, madera,

capa orgánica, suelo, subsuelo de excavación, piezas de cerámica rotas y defectuosas.

Su tiempo de vida útil es de aproximadamente 2 años y cuenta con una capacidad

de almacenaje de 1 972 755 m3. Su horario de atención es de lunes a sábado de 07h00 a

19h00.

2.7. COMPONENTE BIOFÍSICO

Hacemos referencia al dominio, características físicas y naturales de la

comunidad, ya que estos factores, en muchas ocasiones son los condicionantes principales

para el desarrollo agrícola de la zona.

Cuando se presentan asentamientos poblacionales; junto con sus diferentes

actividades, el componente biofísico permite establecer sectores potencialmente activos

16

y dificultades presentes por las características del terreno; o a su vez poder plantear

nuevas alternativas para una gestión territorial adecuada.

2.7.1. USO DEL SUELO

Para la distribución del suelo en San Francisco de Oyacoto, nos referimos

directamente al Plan General de Desarrollo Territorial y Plan de Uso y Ocupación del

Suelo (PUOS), la cual establecen parámetros, normas y la conformación del territorio

basándose en normas específicas para uso ocupación y fraccionamiento de territorio en

Calderón.

El centro poblado se encuentra concentrado alrededor del parque y corresponde

aproximadamente al 30% del territorio de San Francisco de Oyacoto, mientras que el área

agrícola y agropecuaria varia del 11% al 2.84%5, obteniéndose áreas mínimas para el

desarrollo de la agricultura en el sector. En el Anexo Nro. 5.1, se puede apreciar el mapa

de uso de suelo, detallando áreas de uso exclusivo, ya sean éstas de uso industrial, de uso

residencial o de uso agrícola, localizadas bajo una continua conexión vial.

2.7.2. FACTORES CLIMÁTICOS

Son Factores que influyen en el desarrollo natural y antrópico dentro de la

comunidad, estos factores pueden considerase como: temperatura, precipitación,

humedad. En Oyacoto son sumamente importantes estos factores; ya que, este tipo de

variables se encuentran ligadas con las capacidades agroclimáticas, las mismas que

establecerán el desarrollo y producción de cultivos agrícolas presentes en el nuevo

sistema de riego a implementar. A continuación, se presenta una matriz con la descripción

de las variables presente en la parroquia.

5 Actualización del Plan de Desarrollo y Ordenamiento Territorial GAD Calderón

17

Tabla 2.5. Matriz Para Descripción De Variables Climáticas.

VARIABLE DESCRIPCIÓN

Precipitación

Se encuentra dentro de las zonas de precipitación de rango entre 400-500 y el de

mayor precipitación de 700 a 800. En promedio la parroquia presenta 500mm de

precipitación anual y donde hay menores cantidades de precipitación, es

particularmente la zona nor-oriental.

Temperatura

El comportamiento de la variable va de 14 a 18°C, en la zona consolidada

predomina temperaturas entre 13 y 15°C, hacia la zona de San Francisco de

Oyacoto se presenta mayores temperaturas de 16 a 18°C.

Déficit Hídrico

A nivel general las zonas de déficit hídrico van de 50 a 310, en la zona norte de

la parroquia presenta un déficit hídrico mayor y es donde precisamente se

desarrollan cultivos de maíz y vegetación herbácea.

Fuente: Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología (INAMHI)

Éstos son los principales factores por los cuales la comuna de Oyacoto a pesar de

tener una tierra muy fértil no ha podido desarrollar plenamente la actividad agrícola.

2.7.3. RELIEVE

El relieve de manera general, considera la formación geológica, tipo de roca y

depósitos superficiales, que se encuentran presentes en la parroquia. Cuando hablamos de

relieve; nos referimos a todo aquello que admite, determina y amenaza movimientos que

se afecten las pendientes del terreno en donde se desarrollan actividades agrícolas,

pecuarias y zonas de desarrollo natural.

Según la (Actualización del Plan de Desarrollo y Ordenamiento Territorial, 2015),

describe que:

La superficie con mayor superficie en la parroquia es el área urbana la

cual se asienta en un relieve semi-plano y con pendientes bajas a muy bajas;

superficie disectada de meseta volcánica la cual se localiza en el sector de,

San Francisco de Oyacoto, áreas con pendientes suaves y con usos agrícolas

familiares. (pág. 34)

18

En el anexo 5.2 podemos ver el mapa de relieve de Caderón en el que se encuentra

San Francisco de Oyacoto.

2.7.4. GEOLOGÍA

Cuando hablamos de geología, la parroquia presenta varias formaciones y

depósitos superficiales de mayor importancia, entre los más importantes tenemos:

depósitos aluviales, depósitos coluviales, depósitos coluvio aluviales. Según el Plan de

Desarrollo y Ordenamiento Territorial: “La formación geológica se refiere a la unidad lito

estratigráfica que definen cuerpos de rocas caracterizadas por poseer propiedades

litológicas comunes (composición y estructura) que las diferencian de las adyacentes.”

(pág. 36)

La comuna se encuentra dentro de las formaciones Chiche y Cangahua, alterados

en gran parte por el volcán Pululahua y la presencia de tres fallas geológicas, las mismas

que producen movimientos en masa, favoreciendo la erosión y definiendo la estructura

estratigráfica. Estos movimientos se ubican en zonas donde la vegetación es

predominante, favorecido por el clima rústico del sector. En el Anexo Nro. 5.3 se detalla

la geología y los procesos geodinámicos de Calderón.

2.7.5. SUELO

La característica del suelo se refiere, a la capacidad de soporte que tiene una

unidad de tierra determinada para varios usos (agronómicos, constructivos, etc.).

Generalmente se basa en el principio de la máxima intensidad de uso soportable sin causar

deterioro físico del suelo (A. A. Klingebiel, P. H. Montgomery, 15 Nov 2008).

Como se presenta en el Anexo Nro. 5.6. Oyacoto cuenta en su mayoría con un tipo

de suelo Clase V. El Plan de Desarrollo y Ordenamiento Territorial lo describe:

“Esta clase agrologica es de uso limitado, las tierras requieren de un tratamiento

muy especial en cuanto a las labores con maquinaria ya que presentan limitaciones

difíciles de eliminar en la práctica, y se reduce el uso de cultivos anuales, permanentes y

semipermanentes a unos pocos aptos por las severas condiciones físicas.” (2015, pág. 40)

En el mismo Anexo Nro. 5.6, se puede determinar que el 40% de la parroquia

constituye el área urbana, mientras que el 33% se define como VII y VII, mientras que el

19

19.48% se considera como área para el desarrollo agrícola, de bajo crecimiento

poblacional y de zonas con intensidades moderadas.

2.8. POSIBLES AMENAZAS NATURALES.

Un punto clave en el diseño de la primera etapa es, considerar una topografía

bastante accidentada, ya que esta zona presenta desniveles muy considerables capaces de

presentar riesgo durante la construcción del nuevo sistema.

Es necesario considerar la variación topográfica en los puntos de inicio de las

vertientes, ya que al existir presencia de agua subterránea existe una desestabilización del

suelo por parte de las líneas de flujo que estas presentan, a esto debemos sumar la poca

resistencia del suelo, debido a que se han producido dos deslaves en estas zonas,

interrumpiendo el flujo natural de las vertientes y obligando a crear una nueva saliente y

variando la topografía del sector.

En lo que se relaciona con eventos sísmicos, se debe tomar en cuenta las medidas

necesarias en el diseño y construcción, ya que a 15 km de la zona existe dos grandes fallas

inversas, la falla de Calderón – Bellavista, y la falla de Catequilla. Estas fallas son

consideradas locales. El sismo de mayor magnitud fue registrado en 1857 alcanzando los

6,3 grados en la escala de Richter.

2.9. SISTEMA DE RIEGO ACTUAL

El sistema actual se encuentra conformado por una captación directa, equipada

con un tanque recolector ubicado a la salida del túnel de conducción, el que se conecta a

una conducción principal que se desarrolla a lo largo de la quebrada Umayacu, con una

longitud de 1138 m hasta llegar a una estación de bombeo. Una vez aquí, se recolecta el

caudal en un tanque cisterna con el fin de impulsar el mismo con dos bombas de 15HP.

Este sistema se encuentra determinado por dos redes principales y 8 redes

secundarias, con el fin de cubrir y un área de riego de 120 Ha. A lo largo de cada ramal

se localizan puntos de acometidas numeradas de 1 a 91, instaladas por válvulas de control

para acople del propietario en su parcela destinada al riego. Debido al escaso caudal

disponible en el sistema, se consideró un sistema de riego por goteo y un área de riego de

20

125m2 por cada socio del sistema, lamentablemente ninguna de las dos condiciones se

cumple, ya que en varias ocasiones hemos podido constatar el uso desproporcionado del

recurso.

Ilustración 2.3. Paso de tubería, deslave de tierras (Sistema Existente)

Nota: Fotografía recuperada en sitio.

Ilustración 2.4. Paso de tubería a media ladera

Nota: Fotografía recuperada en sitio.

21

Ilustración 2.5. Línea de Conducción Sistema Existente

Fotografía obtenida en sitio. Sifón invertido ubicado en la quebrada Umayacu.

Figura 2.9.1. Paso Elevado deficiente (Sistema Existente)

Nota: Fotografía recuperada en sitio. Paso elevado deficiente y deteriorado por movimientos de tierra.

Sifón Invertido

(PVC Presión ϕ=110mm)

Abrazadera Metálica

22

Es importante mencionar que el Sistema de Riego Umayacu no se ha entregado

aún a la comunidad, puesto que se han presentado varios problemas sociales además que

la comunidad ha hecho cambios en la línea de conducción y en las redes de distribución

sin autorización de los diseñadores y sin un criterio técnico lo que ha ocasionado una mala

distribución del recurso.

2.9.1. CAUDAL CONSECIONADO

El caudal concesionado para el sistema actual es de 2.32lt/s, mismo que es

regulado por la junta de Aguas de Umayacu, en cambio, para las fuentes de Chusalongo

la comunidad está tramitando la concesión de un caudal de 47.29lt/s (Anexo 03); teniendo

así, una suma considerable de caudales para el uso destinado.

Una de las alternativas planteadas fue, la captación aguas arriba del túnel

existente, justo antes del tanque recolector, con el fin de buscar una solución práctica para

el aumento de este caudal, pero en visitas locales, presenciamos que parte de ese caudal

se deriva hacia las comunidades aledañas.

2.9.2. ORGANIZACIÓN DE LOS USUARIOS Y MANTENIMIENTO

Los miembros de la junta de Agua que pertenecen al sistema de riego Umayacu,

presentan una falta de conocimiento técnico relacionado con la reparación y

mantenimiento del mismo; por lo que, debido a los daños que presenta el sistema

continuamente, existen en áreas afectadas generando incomodidad por parte de los

miembros y un gasto tanto de tiempo y dinero, al no utilizar el recurso necesario. La

comunidad realiza mingas de apoyo, pero es necesario depender de personal técnico

capacitado para que se solucione este tipo de percances de manera eficaz y responsable,

para disminuir tiempos de espera y utilizar el recurso para el fin propuesto.

2.10. ESTIMACIÓN DE CAUDALES EN LAS FUENTES.

Tomando en cuenta los problemas existentes en el actual sistema de riego,

determinamos la carencia de agua para riego como principal factor; por lo que se analiza

posibles fuentes de abastecimiento, capaces de dotar el caudal necesario para cubrir la

demanda necesaria para Riego.

23

De acuerdo a los análisis previos y documentos recopilados por la comunidad, se

localizan siete vertientes de agua, en el margen derecho del rio Guayllabamba las mismas

que afloran a la superficie en distintos puntos adyacentes. En una fase inicial estas

vertientes se encuentran concesionadas a la Empresa Pública Metropolitana de Agua

Potable y Saneamiento (EPMAPS), pero de acuerdo a la Ley Orgánica de Recursos

Hídricos, en su artículo 119, (Secretaría del Agua, 2016), afirma: “La licencia para

efectuar trabajaos de exploración y alumbramiento de aguas subterráneas podrán

otorgarse siempre que el destino sea para atender necesidades de consumo de agua y

riego”(p.78). Por lo que ya se encuentra en trámite el proceso de cesión. Según Aforos

realizados por la entidad responsable (SENAGUA) se tiene un caudal total de 61.06 l/s

(ver Tabla 2.6).

Tabla 2.6. Caudales tomados por peritos de SENAGUA

PUNTO CORDENADA COTA Caudal

ESTE NORTE msnm l/s

1 792880 9987300 2223 5.98

2 792815 9987429 2170 20.8

3 792792 9987508 2198 2.68

4 792828 9987533 2199 5.54

5 792802 9987565 2112 0.43

6 792686 9987626 2124 3.03

7 792752 9987626 2110 22.6

Total 61.06

Valores recuperados del oficio Nro. 013-01384, presentados por SENAGUA en el peritaje realizado con

el fin de confirmar el estado de las fuentes.

Para confirmar los datos obtenidos de SENAGUA, se realizó una medición de

caudales en época de estiaje; con el fin de comparar cada uno de los resultados y así

conocer cuál será el caudal indicado para el diseño del sistema de Riego. Los resultados

obtenidos son:

Tabla 2.7. Vertientes Aforadas

FUENTE COORDENADAS COTA Q

ESTE NORTE msnm l/s

1 792683.5831 9986906.071 2207.527 6.02

2 792739.3188 9987010.245 2227.419 14.89

3 792496.0973 9986945.575 2126.176 0.50

4 792741.5756 9987009.255 2227.645 1.16

5 792734.5837 9987117.69 2226.373 3.85

6 792438.6297 9987435.875 2094.838 20.87

TOTAL 47.19

24

Los valores se establecen a través de los aforos adjuntos en el Anexo Nro. 6.2

El método de medición utilizado, fue el método volumétrico ya que las

características de las vertientes, forma del terreno y accesibilidad a las fuentes, permiten

realizar la toma de datos de manera directa. Es importante mencionar que en las vertientes

existen aparatos de medición (recipientes de aforo) utilizados por SENAGUA, y que

sirvieron para la nueva medición.

Ilustración 2.6. Mediciones de Caudal en Vertientes

Nota: Medición de caudales con la colaboración de la comunidad. Elaborado por: Enríquez, M. &

Gudiño, M.

2.11. DATOS METEOROLÓGICOS.

Son todas aquellas variables climáticas, que se deben considerar en el desarrollo

del proyecto, estas pueden ser: precipitación, temperatura, heliofanía, nubosidad, etc.

Estos datos tendrán variaciones estacionales de acuerdo al tiempo, mes y año de

consideración en el proyecto y depende exclusivamente de la ubicación geográfica del

sector.

25

En San Francisco de Oyacoto, existen dos tipos de estaciones meteorológicas, la

estación pluviométrica Tababela, la cual proporciona datos de lluvia y la estación

meteorológica Calderón, que provee datos de temperatura, heliofanía, nubosidad,

temperatura en punto de rocío, velocidad del viento. Las coordenadas de las estaciones se

presentan en la Tabla 2.8.

Tabla 2.8. Estaciones Pluviométricas y Meteorológicas presentes en la zona de

estudio.

CÓDIGO NOMBRE TIPO COORDENADAS

COTA NORTE ESTE

M345 CALDERON PV 9989452 786351 2645 msnm

TABABELA TABABELA CO 9986261 794489 2411 msnm

Fuente: Los datos de la estación Calderón se obtuvo del INAMHI6, mientras que los datos de la estación

Tababela fueron proporcionados por la DAC7.

2.11.1. PRECIPITACIÓN.

El nuevo sistema de riego Oyacoto presenta; según los datos determinados de la

estación pluviométrica, un régimen de precipitación Estacional, es decir se establece

lluvias en determinadas épocas del año. La precipitación media anual es de 503.3 mm,

mientras que la precipitación media mensual varia en promedio alrededor de los 43.0 mm.

Según la

6 Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología

7 Dirección Nacional de Aviación Civil

26

Gráfico 2.1, los meses que presentan menor cantidad de lluvia son junio y agosto;

en cambio, los meses con mayor precipitación oscila entre marzo y mayo, estableciendo

una variación de pluviosidad desde 98.6 mm hasta 141.6 mm anuales.

27

Gráfico 2.1. Histograma de Precipitación

Fuente: Dirección Nacional de Aviación Civil. Elaborado por Enríquez M. & Gudiño M.

2.11.2. EVAPORACIÓN.

La evaporación se considera un factor clave en el sistema de Riego a diseñar, ya

que se considera el proceso en el cual las moléculas en estado líquido se hacen gaseosas

espontáneamente, lo que lleva a generarse nubosidad en la zona y por ende

precipitaciones en forma de lluvia, granizo o el punto de rocío.

Según los datos de la Estación Calderón la evaporación media mensual se

encuentra entre los 138.9 mm, como se representa en el Gráfico 2.2

ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

MAX 76,8 61,2 110,6 141,6 98,6 33,6 55,5 35,7 57,7 99,1 113,0 86,3

MEDIO 37,7 32,0 53,2 78,6 57,3 15,9 3,0 3,6 32,4 75,7 46,2 45,5

MIN 8,5 4,8 41,4 14,5 3,4 0,1 1,0 0,5 1,3 28,0 19,6 1,5

-20,0

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

120,0

140,0

160,0

Pre

cip

itac

ión

en

mm

28

Gráfico 2.2. Histograma de Evaporación

Nota: Fuente, INAMHI

2.11.3. TEMPERATURA.

Oyacoto presenta una temperatura ambiente promedio aproximadamente de 15.4

°C, la cual equivale a un clima Templado; por lo habitual, los meses de enero, febrero,

marzo, son los meses con mayor temperatura con una temperatura máxima media de 16.8

°C, en cambio el mes de noviembre presenta la más baja temperatura con 14.0°C.

Los datos relacionados a la temperatura máxima, media y mínima de los últimos

7 años, proporcionados por la Dirección Nacional de Aviación Civil, se encuentran en los

Anexo Nro. 07 y se representan en el Gráfico 2.3.


MAX 187,8 179,6 175,3 150,7 173,7 204,0 198,4 247,7 228,4 170,8 172,0 191,8

MEDIO 142,7 121,6 134,0 118,6 134,8 155,3 156,1 186,9 147,2 126,8 114,5 128,5

MIN 83,4 79,3 68,2 72,1 72,9 83,0 115,8 102,4 78,3 68,9 77,0 86,1

0,0

50,0

100,0

150,0

200,0

250,0

300,0

Evap

ora

ció

n e

n m

m

29

Gráfico 2.3. Histograma de Temperatura

Nota: Fuente, Dirección Nacional de Aviación Civil

2.11.4. HUMEDAD RELATIVA.

En promedio, la humedad relativa se encuentra alrededor del 75 %. Los meses

con mayor humedad relativa comienzan en enero y terminan en mayo con el 84 %, en

cambio, los meses con menor humedad relativa son de junio a septiembre con el 61 %.

La tabla con los valores respectivos de humedad relativa de los últimos 8 años

obtenidos del histórico de Tababela, información proporcionada por la Dirección

Nacional de Aviación Civil (Ver Anexo Nro. 07) se pueden visualizar en el Gráfico 2.4.


MAX 16,4 16,8 16,5 16,1 16,2 16,4 16,1 16,2 16,2 15,8 15,6 16,7

MEDIO 15,5 15,8 15,6 15,7 15,5 15,3 15,2 15,4 15,3 15,1 15,1 15,2

MIN 14,5 14,4 14,6 14,5 15,0 14,8 14,4 14,8 14,4 14,5 14,0 14,2

13,0

13,5

14,0

14,5

15,0

15,5

16,0

16,5

17,0

17,5

Tem

per

atu

ra e

n °

C

30

Gráfico 2.4. Histograma de Humedad Relativa

Fuente: Dirección Nacional de Aviación Civil

2.11.5. TEMPERATURA MEDIA A PUNTO DE ROCIO.

Según (Enrique Martines L, 2008): “La temperatura a la que se condensa (o

solidifica) el vapor de agua en una muestra de gas a un valor de presión se le llama

temperatura de punto de rocío (o de escarcha) y su valor depende de la presión del

gas.”(pág. 1-2).

La mayor temperatura media a punto de rocío en el sector de Oyacoto, se presenta

en los meses de marzo y abril, con un valor de 12.7 °C, mientras que los meses con menor

valor de temperatura se encuentran en los meses de agosto y septiembre con un valor de

6°C.

La tabla con los valores respectivos de temperatura media a punto de rocío de los

últimos 8 años obtenidos del histórico de Tababela, información proporcionada por la

Dirección Nacional de Aviación Civil (Ver Anexo Nro. 06) se pueden visualizar en el

Gráfico 2.5.


MAX 84 83 83,3159 84 84 79 79 70 75 77 81 84

MIN 73 76 77 77 73 64 61 59 59 73 71 67

MED 79 79 81 82 78 73 69 64 70 75 77 77

55

60

65

70

75

80

85

90H

um

edad

en

%

31

Gráfico 2.5. Histograma de Temperatura Media a Punto de Rocío


2.11.6. HELIOFANÍA.

La Heliofanía según el (Instituto Nacional de Investigación Agropecuaria., 2017),

se considera como: “La duración del brillo solar u horas de sol, y registra el tiempo en

que recibe la radiación solar directa. La ocurrencia de nubosidad determina que la

radiación recibida por el instrumento sea radiación solar difusa, interrumpiéndose el

registro.”

El valor promedio anual de la heliofanía, en el sitio de interés (Oyacoto) es de

211.6 horas y los meses que presentan mayor cantidad de horas son de julio a septiembre.

Los valores correspondientes a la heliofanía de los últimos 7 años obtenidos de los datos

proporcionados por la DAC (Ver Anexo Nro. 07) se pueden visualizar en el Gráfico 2.6.


MAX 11,6 11,7 12,6 12,7 12,1 10,4 10,1 8,6 8,9 10,5 11,1 11,2

MEDIO 11,0 11,3 11,6 11,7 11,3 9,5 8,4 7,4 7,9 10,0 10,2 10,4

MIN 10,1 11,1 10,7 11,1 9,6 8,2 7,1 6,0 6,0 9,3 9,1 9,3

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

11,0

12,0

13,0

14,0

Tem

per

atu

ra a

pu

nto

de

Ro

cío

en

%

32

Gráfico 2.6. Histograma de Heliofanía


2.12. LEVANTAMIENTO TOPOGRAFÍCO.

Para poder abarcar la mayor parte del terreno, y en vista que el proyecto tiene un

área irregular extensa, se realiza el levantamiento en dos etapas. La primera considera

zonas de captación, conducción, paso elevado, estación de bombeo y línea de impulsión,

mientras que la segunda etapa contiene la delimitación de áreas, zonas de riego y

distribución de caudales.

En la primera etapa del levantamiento, la toma de puntos arbitrarios se ejecutó por

medio con equipos de precisión especializados (Estación Total Trimble M3) generando

curvas de nivel cada 1m, tomando en cuenta el eje principal del proyecto en una franja

aproximada de 80m de ancho total considerado. Por la Irregularidad de la topografía, se

tomaron puntos de cambios muy cercanos, con el fin de mantener las pendientes

pronunciadas del terreno (altimetría), y tener una visualización general en lugares donde

el terreno es plano. Una vez presente estas características se obtienen datos influyentes

en el diseño.


MAX 240,4 202,6 170,6 183,7 200,6 229,1 249,9 249,2 260,9 193,7 202,1 239,1

MIN 122,2 102,6 102,7 93,0 136,9 129,3 119,8 182,8 160,7 152,9 105,9 129,0

MEDIO 178,5 148,5 143,2 140,4 166,1 190,3 191,5 221,6 209,3 171,8 166,4 179,8

3,0

53,0

103,0

153,0

203,0

253,0

303,0

Hel

iofa

nía

(h

ora

s)

33

Ilustración 2.7. Topografía Irregular Zona de Estudio

Nota: Fotografía obtenida en sitio, río Guayllabamba

Para la segunda etapa, se considera un levantamiento global del sitio de

distribución (parcelas de riego), el mismo que presenta una topografía más accesible,

tomando en cuenta vías de acceso y desniveles no tan pronunciados. Gracias a la

colaboración del Distrito Metropolitano de Quito en su departamento de Catastros,

obtuvimos el levantamiento de esta zona a escala 1:200 con curvas de nivel cada 1m y

una restitución aerofotogramétrica, el mismo que fue realizado por el Instituto Geográfico

Militar.

34

Ilustración 2.8. Vista Cañón del río Guayllabamba

Fotografía obtenida en el sitio de implantación del tanque general de carga.

Por lo tanto, para realizar el proceso de recuperación total de la superficie, se

procede a enlazar las topografías, teniendo en cuenta variaciones altimétricas con errores

aceptables dentro de los parámetros de tolerancia. Tomando en cuenta estos procesos, se

realiza el diseño del Sistema de Riego, partiendo por la ubicación de la captación e

implantación de las estructuras especiales.

2.13. CALIDAD DE SUELOS PARA CULTIVO

En general el 95% de los cultivos se establecen en el suelo, por tal motivo es

indispensable conocer el estado del mismo. Para que un suelo sea cultivable debe tener

un balance de arcillas, arenas, limos y materia orgánica en sus componentes, además de

que su contenido de agua no sea excesivo.

Los mejores suelos para cultivo son los que tienen un alto contenido de materia

orgánica, puesto que es de esto de dónde se alimentan las plantas para su crecimiento.

35

2.14. CALIDAD DE AGUA

La hidrología del sitio se compone principalmente de agua subterránea, los

mismos que desembocan desde las quebradas hacia el rio Guayllabamba. El análisis de

agua tiene el objetivo de proporcionar características específicas relacionadas con el tipo

de agua que circula en el sistema de riego, considerando los parámetros mínimos

establecidos en la Tabla 6. (Criterios de calidad admisibles para aguas de uso agrícola)

del Libro VI del TULSMA8.

Las vertientes tomadas en cuenta para el diseño, provienen de agua subterránea y

fluyen por la meseta por medio de drenajes naturales. Estas vertientes se ubican en el lado

Oeste de la meseta; por lo que, la calidad de agua depende exclusivamente del tipo de

construcción, operación, y abandono del sistema de riego a implementar.

Los manantiales, se describen como cuerpos de agua alimentados por aguas

subterráneas, con gradientes inclinadas en distancias cortas, con un caudal base que puede

variar según la estación del año. La información más puntual relacionada con la calidad

de agua se establece en el programa biótico de las quebradas9.

La calidad el agua en cada vertiente fue evaluada inicialmente por la empresa

Walsh10, considerando parámetros de medición en sitio y monitoreos bianuales de los

efluentes que rodean la zona del Nuevo Aeropuerto Internacional de Quito (NAIQ). Los

recursos hídricos evaluados fueron ríos, quebradas, y cuerpos de agua alimentados por el

acuífero existente bajo la zona del Aeropuerto.

En base a lo expuesto en el Registro Oficial Nro. 02711, se realiza el análisis físico

y químico del agua, tomando en cuenta los parámetros más relevantes considerados por

el laboratorio del Consejo provincial de Pichincha, los cuales se adjunta en el Anexo Nro.

08. Para él proceso se considera tres muestras de 500ml cada una, bajo el procedimiento

detallado en la Norma NTE INEN 2169:2013.

8 Texto Unificado de Legislación Secundaria del Ministerio del Ambiente, reformado el 13 de febrero de

2015

9 WALSH, 2008. Monitoreo Biótico y de Calidad de Agua Bi-anual de las Quebradas que Rodean al Área

de Construcción del Nuevo Aeropuerto Internacional de Quito (NAIQ). Quito, Ecuador.

10 Plan de Manejo Ambiental (Thurber, M; Silva, F, 2011)

11 Reforma al Libro VI del TULSMA

36

Ilustración 2.9. Toma muestra de agua Fuente Nro. 06

Nota: Se considera envases transparentes para el análisis de características físicas

2.15. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL SUELO

2.15.1. TEXTURA

Es precisamente la proporción de cada elemento del suelo lo que se llama la

textura o, dicho de otra manera, la textura queda identificada con el porcentaje que se

encuentran los elementos que constituyen el suelo; arena gruesa, arena media, arena fina,

limo, arcilla.

Se puede mencionar que el suelo tiene una textura aceptable cuando la proporción

de los elementos constituyentes le dan la oportunidad de ser un soporte capaz de favorecer

la fijación del sistema reticular de las plantas y su nutrición. (Rucks, 2016)

2.15.2. ESTRUCTURA

Las partículas texturales del suelo como arena, limo y arcilla se asocian para

formar agregados y a unidades de mayor tamaño. La estructura del suelo afecta

directamente la aireación, el movimiento del agua en el suelo, la conducción térmica, el

37

crecimiento radicular y la resistencia a la erosión. El agua es el componente elemental

que afecta la estructura del suelo con mayor importancia debido a su solución y

precipitación de minerales y sus efectos en el crecimiento de las plantas. (FAO, 2017)

2.15.3. DENSIDAD

Se refiere al peso por volumen del suelo. Existen dos tipos de densidad, real y

aparente. La densidad real, de las partículas densas del suelo, varía con la proporción de

elementos constituyendo el suelo y en general está alrededor de 2,65. Una densidad

aparente alta indica un suelo compacto o tenor elevado de partículas granulares como la

arena. Una densidad aparente baja no indica necesariamente un ambiente favorecido para

el crecimiento de las plantas. (FAO, 2017)

2.15.4. POROSIDAD

Se llama porosidad de un suelo a la relación entre su volumen de vacíos y el

volumen de su masa. Se expresa en porcentaje. Ésta relación puede variar de cero en un

suelo ideal con sólo fase sólida, a 100% en espacio vacío. Los valores reales suelen oscilar

entre 20% y 95%. (Badillo, 2005)

2.15.5. PROFUNDIDAD DEL SUELO

Mientras más profundo sea este, afirmará mejor a la planta, las raíces podrán

extenderse más, podrá almacenar más agua, no tendrá problema para ararlos o nivelarlos

si fuera necesario, se podrá implementar cualquier método de riego. (Consorcio de

Gobiernos Provinciales del Ecuador, 2016)

2.15.6. PERMEABILIDAD

Un material se dice que es permeable cuando permite el paso de los fluidos a

través de sus poros. Tratándose de suelos, se dice que éstos son permeables cuando tienen

la propiedad de permitir el paso del agua a través de sus vacíos (Ingeniero Civil, 2011)

2.15.7. MOVIMIENTOS DE SUELO EN MASA.

Se consideran algunos factores denominados condicionantes y detonantes, la

geología de la zona tal como lo indica el Anexo 5.5, conformada por depósitos volcánicos

y suelos superficiales alterados y meteorizados la cual no poseen una estabilidad, ya que

38

existe material suelto. No existe resistencia alguna a cambios físicos, por lo que, al

someterse a factores externos como: agua, viento, temperatura y según el periodo de

retorno factores símicos, la cual aumenta la susceptibilidad del terreno.

El factor geomorfológico también afecta al suelo; ya que, existen inclinaciones en

la quebrada, la cuales por erosión en la ladera las rocas y el suelo se desprenden. La

presencia de lluvias produce una saturación de suelo y, por lo tanto, una inestabilidad del

mismo. (Mauricio, 2016).

2.16. CULTIVOS.

Tabla 2.9. Cultivos Predominantes

CULTIVOS ALTURA CLIMA

DURACIÓN

DEL CICLO

NECESIDAD

DE AGUA

PROFUNDIDAD

RADICULAR

COEFICIENTE

DE CULTIVO

msnm °C (días) (mm) (m) kc

AGUACATE* 0-2500 17-30 300-365 1200-2000 0.80 - 1.20 0.70

CITRICOS** 1700-2800 13-39 100-165 900-1200 1.20 - 1.50 0.70

CHIRIMOYA 1000-2500 13-28 300-365 570-1200 0.80 - 1.20 0.65

GUABA 0-2000 17-25 300-365 936-3419 3.0 - 6.0 0.65

GUAYABA 0-1100 15.5-34 300-365 1000-3800 0.70 - 1.20 0.65

Fuente: * (Instituto Nacional de Investigaciones Agropecuarias , Mayo, 1987), ** (Ministerio de

Agricultura y Ganaderia, 2007), (Yánez, C; Zambrano, J; Caicedo, M, 2013).

39

MARCO TEÓRICO

3.1. EL RIEGO.

Según (Cadena V. H., 2016): “Se puede definir al riego como la aplicación

artificial de una cantidad de agua al suelo requerido para un cultivo en específico, en el

momento oportuno, de una manera uniforme y eficiente.” (pág. 14)

El riego es el método que la humanidad creó para solucionar los problemas de

falta de precipitación en los cultivos, compensando así la falta de lluvia con el aporte de

agua a la tierra; se cataloga también como una simulación artificial de lluvia.

En las zonas de suelos cultivables el riego tiene una alta importancia puesto que

con éste se estabiliza a los cultivos en época de sequía o falta de agua.

Las principales funciones del riego son aumentar la eficiencia del uso de agua,

mejorar el abastecimiento de agua y reavivar suelos potencialmente agrícolas.

3.2. SISTEMAS DE RIEGO

De la misma manera (Cadena V. H., 2016) nos afirma que: “Son infraestructuras

hidráulicas que permiten proveer de la cantidad de agua necesaria a una determinada área

de cultivo. Se dice también que es la manera de aplicar el agua a las parcelas.” (pág. 173)

Un sistema de riego es básicamente el conjunto de estructuras que transportan

agua desde un acuífero, sea superficial o no, hasta el suelo cultivable.

Cada sistema de riego es particular, pero es claro que conllevan beneficios tales

como: suministrar humedad a los cultivos, administrar fertilizantes y agroquímicos y

mejorar las condiciones ambientales para un mejor desarrollo agrícola.

Las partes componentes de un sistema de riego no tienen que ser las mismas para

todos, pero en general están formados por:

40

Fuente de agua (acuífero)

Toma de agua

Canal o tanque desarenador

Línea de conducción principal (canal o tubería)

Línea de impulsión o bombeo

Red de distribución.

Abastecimiento al suelo (riego propiamente dicho.

Gráfico 3.1. Esquema típico Sistema de riego

Fuente: Sánchez, R. C. (2005). SISTEMAS DE RIEGO. (p.45), Elaborado Por: Enríquez, M. & Gudiño,

M.

41

3.3. TIPOS DE SISTEMAS DE RIEGO

El riego puede realizarse de diferentes maneras dependiendo de la disponibilidad

de agua, el tipo de cultivo, las condiciones económicas entre los principales factores.

Los sistemas de riego se pueden clasificar por el tipo de aplicación:

Riego por gravedad (surcos, melgas, inundación)

Riego por aspersión

Riego por goteo.

3.3.1. RIEGO POR GRAVEDAD

Es la manera más antigua de riego artificial que conoce la humanidad. Aprovecha

la carga hidráulica para que el agua llegue a su destino. Es recomendable en terrenos con

pendientes bajas en los que no se necesita nivelación ni tractoreo. Como lo menciona

(Cadena V. H., 2016): “El agua fluye por su peso propio y se distribuye en la superficie

cultivada.” (pág. 173).

Dentro del riego por gravedad se tiene una subdivisión de métodos:

Riego por inundación

Riego por surcos

Riego por melgas

RIEGO POR INUNDACIÓN

Este tipo de riego se caracteriza por amplia caudal y el tiempo de absorción tanto

del suelo como de la planta, (Palomino Vazques, 2009) afirma que:

En este caso el agricultor levanta bordes dentro y alrededor de su chacra, creando

de esta manera pozas que pueden ser inundadas con agua. Este método se presenta

para riegos pesados (riegos profundos). Puede ser relativamente eficiente (60 % a

70 %) en pequeñas pozas y suelo pesado, pero en pozas grandes pierde eficiencia,

más aún cuando el terreno no está bien nivelado y cuando se exagera el espesor

de la lámina de agua aplicada. En suelos no arcilloso, limosos la práctica de

inundación permanente (ejemplo, para arroz), resulta en un despilfarro de agua

por la constante pérdida de agua hacia el subsuelo. (pág. 34)

42

RIEGO POR SURCOS

En este método el agua se fluye según el curso de la pendiente natural del terreno

a través de zanjas paralelas entre sí.

La ley de aguas establece que para realizar riego por surcos la pendiente del

terreno debe ser menor al 20%.

Éste método es uno de los más simples pero la mayor desventaja es que consume

mucha agua ya que el agua que no es absorbida por la planta se infiltra en el suelo.

RIEGO POR MELGAS

La melga o tablar es una franja de terreno rectangular, estrecha y con pendiente

en la que se tiene un cultivo. El riego en ésta franja se hace creando una lámina de agua

sobre toda la superficie de la misma. La lámina de agua proviene de una canal o tubería

ubicado en la parte superior del tablar.

Una de las consideraciones para riego por melgas, según (Cadena V. H., 2016)

afirma: “La pendiente en el sentido del flujo de agua no deberá ser mayor al 4%”. (pág.

193)

3.3.2. RIEGO POR ASPERSIÓN

Éste método permite el riego de una amplia gama de suelos que no pueden ser

regados adecuada y eficientemente con métodos tradicionales, tal es el caso de suelos

muy arenosos o muy arcillosos, de alta o baja velocidad de infiltración y con pendientes

pronunciadas.

El riego por aspersión se caracteriza por aplicar el agua en forma de lluvia, para

obtener este resultado se hace pasar el agua de riego a través de pequeños orificios,

necesitando para ello de considerables presiones, obtenidas por equipos de

bombeo o por grandes desniveles. (Cadena T. , 2014, pág. 9)

3.3.3. RIEGO POR GOTEO

Es la aplicación artificial de agua directamente sobre la raíz de la planta.

Actualmente es el método más eficiente de riego ya que al aplicar el agua directamente

sobre la base del cultivo se utiliza pequeños caudales, hay reducción de la

evapotranspiración ya que el agua no moja totalmente el suelo ni la superficie de la planta.

43

La aplicación de agua por medio de goteros se hace con alta frecuencia, es decir

el suelo está siempre cercano a su capacidad de campo12 lo que hace que las plantas

absorban agua con mayor facilidad.

3.4. SELECCIÓN DEL SISTEMA DE RIEGO

La FAO en su artículo “Factores que se deben considerar para seleccionar el

sistema de riego más adecuado” considera diez parámetros para a selección de un sistema

de riego. Estos parámetros están resumidos en la siguiente tabla en la que se compara los

parámetros para cada tipo de riego. En función de éstos parámetros tenemos que nuestra

selección inicial de riego por goteo es adecuada.

Tabla 3.1: Análisis aproximado del comportamiento de diferentes sistemas de riego

INDICADOR INUNDACIÓN/

SURCOS ASPERCIÓN GOTEO

Inversión Inicial Bajo Mediano Alto

Mano de Obra Alto Mediano Bajo

Riesgo de Erosión Alto Mediano Bajo

Necesidad Energética Bajo Alto Mediano

Consumo de Agua Alto Mediano Bajo

Control del Consumo Alto Bajo Bajo

Transmisión de Enfermedades Alto Alto Bajo

Conflictos por el Agua Alto Mediano Bajo

Riesgo de Ineficiencia Energética Alto Mediano Bajo

Consumo de Plaguicidas Alto Alto Bajo

Valores recopilados de (FAO, 2017)

3.5. DISEÑO DEL SISTEMA

El diseño del sistema de regadío tiene una gran importancia ya que de ello depende

la buena distribución de agua a los cultivos. Es importante determinar con precisión el

caudal a entregarse en las parcelas y la presión con la que se entregará el agua.

12 Capacidad de Campo: cantidad de humedad que el suelo puede retener luego de su saturación.

44

Una vez que se ha seleccionado el sistema de riego; bajo las características

explicadas en el acápite 3.4 (SELECCIÓN DEL SISTEMA DE RIEGO), el siguiente paso

es realizar el diseño del sistema, es importante mencionar que el diseño de un sistema de

riego comprende tres etapas: la primera es el diseño agronómico en el que se determina

el caudal necesario para los cultivos, la segunda fase es el diseño geométrico en dónde se

establece la ubicación de las tuberías que distribuirán el agua a las parcelas y la tercera

fase es el diseño hidráulico donde se calculan los diámetros de tuberías y accesorios

complementarios que regularán las necesidades hídricas de los cultivos.

3.5.1. DISEÑO AGRONÓMICO DEL SISTEMA

Es la fase más importante de un sistema de riego. Un buen diseño agronómico

desencadenará en un cultivo exitoso, si por el contrario se hace un diseño insuficiente en

las plantaciones no se logrará el objetivo deseado.

Para tener un buen diseño agronómico se deben en cuenta diferentes varios

parámetros como el tipo de suelo, el clima del lugar, los tipos de cultivos, la división

parcelaria entre los principales.

Para empezar a hacer el diseño agronómico es necesario contar con cierta

información básica:

Caudal disponible y calidad de agua

Datos de suelo

Datos de los cultivos

Datos de clima y vientos

Datos de riego para los cultivos

NECESIDADES HÍDRICAS DE LOS CULTIVOS

Se refiere a la cantidad de agua que necesita el cultivo para satisfacer las

necesidades de evaporación, transpiración y de consumo propio de la planta. A pesar de

ser los valores de evapotranspiración y el consumo de la planta iguales, los conceptos son

distintos. Mientras la evapotranspiración es la cantidad de agua que la planta pierde por

efecto de la evaporación y transpiración, el consumo de agua de la planta es la cantidad

45

de agua que se necesita suministrar a las raíces en forma de riego o lluvia para obtener un

buen desarrollo.

NECESIDAD DE RIEGO

La necesidad de riego representa la diferencia entre la necesidad de agua del

cultivo y la precipitación efectiva. Adicionalmente el requerimiento de agua de riego debe

incluir agua adicional para el lavado de sales, y para compensar la falta de uniformidad o

eficiencia en la aplicación de agua.

La necesidad de agua que se debe establecer para un cultivo, está determinada por

la compensación de la evapotranspiración de cada uno de los cultivos presentes en la zona

de riego. Este requerimiento se determina en función de la temperatura, radiación solar,

velocidad de viento, humedad relativa, etc.

EVAPOTRANSPIRACIÓN

Según la afirmación de (Hansen, 2015): “La evapotranspiración se define como la

cantidad de agua que regresa a la atmósfera por evaporación directa del agua en el suelo

o de aguas estancadas y por la transpiración de las plantas” (pág. 14)

Uno de los métodos más utilizados en el país para este cálculo es el de Blaney y

Criddle (versión modificada), método obligado por la escasa información por parte de las

estaciones meteorológicas presentes en el país. Este método nos da la facilidad de

determinar los valores de evapotranspiración en base a tablas climatológicas y de cultivos.

El método se basa en la relación de la temperatura y el uso del agua en el oeste de Estados

Unidos y la FAO lo modificó para ser utilizado en todo el mundo.

El método tradicional que se aplica ahora en esta guía, será el de BLANEY

CRIDDLE (versión modificada), método obligado por la escasez de información

meteorológica y baja densidad de estaciones meteorológicas con que cuenta el país.

La aplicación de éste método es para periodos de un mes, en el que se asume las

condiciones no cambiarán. El método de Blaney y Criddle se basa en la obtención de la

evapotranspiración potencial a través de un factor meteorológico f

46

𝐟 = 𝐩 ∗ (𝟎. 𝟒𝟔𝐭 + 𝟖. 𝟏𝟑) Ec. 3.1

Dónde:

f: Factor de Blaney y Criddle. Tiene el mismo valor para todos los días del mes en

análisis (mm de agua al día).

p: Horas de luz en el mes expresado en porcentaje. Tabla 3.1.

t: temperatura media mensual (°C).

A partir del valor del factor meteorológico f se obtiene un valor referencial de

evapotranspiración potencial ETo, para esto nos valemos de las gráficas de la figura 3.1

en la que constan:

Inferior: valores de f

Superior: humedad relativa HR

Derecha: nubosidad n/N

Interiores: Velocidad del Viento

Izquierda: evapotranspiración

47

Tabla 3.1. Horas de luz en el día expresado en porcentaje

LATITUD HORAS DE LUZ

NORTE ENE FEB MAR ABR MAYO JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

SUR JUL AGO SEP OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY JUN

60º 0.15 0.20 0.26 0.32 0.38 0.41 0.40 0.34 0.28 0.22 0.17 0.13

58º 0.16 0.21 0.26 0.32 0.37 0.40 0.39 0.34 0.28 0.23 0.18 0.15

56º 0.17 0.21 0.26 0.32 0.36 0.39 0.38 0.33 0.28 0.23 0.18 0.16

54º 0.18 0.22 0.26 0.31 0.36 0.38 0.37 0.33 0.28 0.23 0.19 0.17

52º 0.19 0.22 0.27 0.31 0.35 0.37 0.36 0.33 0.28 0.24 0.20 0.17

50º 0.19 0.23 0.27 0.31 0.34 0.36 0.35 0.32 0.28 0.24 0.20 0.18

48º 0.20 0.23 0.27 0.31 0.34 0.36 0.35 0.32 0.28 0.24 0.21 0.19

46º 0.20 0.23 0.27 0.30 0.34 0.35 0.34 0.32 0.28 0.24 0.21 0.20

44º 0.21 0.24 0.27 0.30 0.33 0.35 0.34 0.31 0.28 0.25 0.22 0.20

42º 0.21 0.24 0.27 0.30 0.33 0.34 0.33 0.31 0.28 0.25 0.22 0.21

40º 0.22 0.24 0.27 0.30 0.32 0.34 0.33 0.31 0.28 0.25 0.22 0.21

35º 0.23 0.25 0.27 0.29 0.31 0.32 0.32 0.30 0.28 0.25 0.23 0.22

30º 0.24 0.25 0.27 0.29 0.31 0.32 0.31 0.30 0.28 0.26 0.24 0.23

25º 0.24 0.26 0.27 0.29 0.30 0.31 0.31 0.29 0.28 0.26 0.25 0.24

20º 0.25 0.26 0.27 0.28 0.29 0.30 0.30 0.29 0.28 0.26 0.25 0.25

15º 0.26 0.26 0.27 0.28 0.29 0.29 0.29 0.28 0.28 0.27 0.26 0.25

10º 0.26 0.27 0.27 0.28 0.28 0.29 0.29 0.28 0.28 0.27 0.26 0.26

5º 0.27 0.27 0.27 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.28 0.27 0.27 0.27

0º 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27 0.27

Nota: valores recopilados de (FAO, 2017), se considera según la ubicación latitud determinada en el sitio

48

COEFICIENTE DE CULTIVO

Se expresa en función de las características de la planta, Es la capacidad que tiene

para tomar agua del suelo durante las diferentes etapas de cultivo.

1. Etapa inicial: El tiempo de la etapa inicial depende del tipo de cultivo, se

entiende desde a fecha de siembra hasta que el cultivo alcanza a cubrir el 10%

de la superficie del suelo, para cultivos perennes la fecha de siembra es

reemplazada con la fecha en la que las primeras hojas aparecen en el árbol.

2. Etapa de desarrollo del cultivo: comprende desde el fin de la primera etapa

hasta alcanzar la cobertura total del suelo y en algunos casos se toma como el

inicio de la floración.

3. Etapa de maduración: su intervalo de tiempo va desde el inicio de la floración

hasta el envejecimiento de las hojas o comienzo de la madurez de la planta.

4. Etapa final: la etapa tardía de crecimiento comprende desde el inicio de

maduración de la planta hasta la cosecha o caída de las hojas.

49

Figura 3.1. Predicción de la ETo (eje de ordenadas) a partir del factor f de Blaney-

Criddle (eje de abscisas), para diferentes condiciones de humedad relativa mínima,

horas de insolación diarias y vientos diurnos.

Notas: Recta 1: Velocidad del viento entre 0-2m/s, Recta 2: Velocidad del viento entre 2-5m/s Recta 3:

Velocidad del viento > 5m/s, Fuente: (FAO, 2017)

50

A continuación, se detalla coeficientes de cultivo para diferentes etapas de

crecimiento de las plantas.

Tabla 3.2. Duración aproximada de las etapas en el ciclo vegetativo de cultivos

anuales (C. Brouwer y M. Heibloem)

CULTIVO TOTAL PRIMERA

ETAPA SEGUNDA

ETAPA TERCERA

ETAPA CUARTA ETAPA

Algodón 180-195 30-30 50-50 55-65 45-50

Avena 120-150 15-15 25-30 50-65 30-40

Berenjena 130-140 30-30 40-40 40-45 20-25

Maní 130-140 25-30 35-40 45-45 25-25

Zapallo 95-120 20-25 30-35 30-35 15-25

Cebada 120-150 15-15 25-30 50-65 30-40

Cebolla verde 70-95 25-25 30-40 10-20 5-10

Cebolla seca 150-210 15-20 25-35 70-110 40-45

Col 120-140 20-25 25-30 60-65 15-20

Espinaca 60-100 20-20 20-30 15-40 5-10

Girasol 125-130 20-25 35-35 45-45 25-25

Vainita verde 75-90 15-20 25-30 25-30 10-10

Vainita seca 95-110 15-20 25-30 35-40 20-20

Lechuga 75-140 20-35 30-50 15-45 10-10

Lenteja 150-170 20-25 30-35 60-70 40-40

Maíz dulce 80-110 20-20 25-30 25-50 10-10

Maíz grano 125-180 20-30 35-50 40-60 30-40

Melón 120-160 25-30 35-45 40-65 20-20

Papa 105-145 25-30 30-35 30-50 20-30

Pepino 105-130 20-25 30-35 40-50 15-20

Pequeñas semillas 150-165 20-25 30-35 60-65 40-40

Pimiento 120-210 25-30 35-40 40-110 20-30

Rábano 35-40 5-10 10-10 15-15 5-5

Remolacha 160-230 25-45 35-65 60-80 40-40

Soja 135-150 20-20 30-30 60-70 25-30

Tomate 135-180 30-35 40-45 40-70 25-30

Trigo 120-150 15-15 25-30 50-65 30-40

Zanahoria 100-150 20-25 30-35 30-70 20-20

Nota: valores obtenidos de (J & G, 1999)

51

Tabla 3.3. Coeficiente de cultivo (Kc) de cultivos anuales (C. Brouwer y M.

Heibloem)

CULTIVO PRIMERA

ETAPA

SEGUNDA

ETAPA

TERCERA

ETAPA CUARTA ETAPA

Algodón 0.45 0.75 1.15 0.75

Avena 0.35 0.75 1.15 0.45

Berenjena 0.45 0.75 1.15 0.80

Maní 0.45 0.75 1.05 0.70

Zapallo 0.45 0.70 0.90 0.75

Cebada 0.35 0.75 1.15 0.45

Cebolla verde 0.50 0.70 1.00 1.00

Cebolla seca 0.50 0.75 1.05 0.85

Col 0.45 0.75 1.05 0.90

Espinaca 0.45 0.60 1.00 0.90

Girasol 0.35 0.75 1.15 0.55

Arveja fresca 0.45 0.80 1.15 1.05

Vainita seca 0.35 0.70 1.10 0.30

Lechuga 0.45 0.60 1.00 0.90

Lenteja 0.45 0.75 1.10 0.50

Maíz dulce 0.40 0.80 1.15 1.00

Maíz grano 0.40 0.80 1.15 1.00

Melón 0.45 0.75 1.00 0.75

Pepino 0.45 0.70 0.90 0.75

Pequeñas semillas 0.35 0.75 1.10 0.65

Pimiento fresco 0.35 0.70 1.05 0.90

Rábano 0.45 0.60 0.90 0.90

Remolacha 0.45 0.80 1.15 0.80

Soja 0.35 0.75 1.10 0.60

Tomate 0.45 0.75 1.15 0.80

Trigo 0.35 0.75 1.15 0.45

Zanahoria 0.45 0.75 1.05 0.90

Notas: Kc depende también del clima, especialmente de la humedad relativa y de la velocidad del viento.

Los valores indicados en la tabla se reducen en 0,05 cuando la humedad relativa es alta (superior al 80%)

y la velocidad del viento inferior a 2m/seg. Asimismo, los valores de la tabla se aumentan en 0,05 cuando

la humedad relativa es baja (inferior al 50%) y la velocidad del viento supera a los 5 m/seg.

Fuente: Valores obtenidos de, Y. J. (2003). TÉCNICAS DE RIEGO. (p.65)

52

El Kc para cultivos cítricos en suelos desnudos13 es de 0.70 para todo el año. Según

(Cadena V. H., 2016): “Este valor es aplicable a árboles adultos que sombrean

aproximadamente el 70% de la superficie del suelo. Si el suelo está con hierba, el valor

de Kc Para todo el año es de 0.90.” (pág. 85). La siguiente Tabla 3.4 describe los valores

de Kc para árboles considerados en este proyecto.

Tabla 3.4. Coeficiente Kc de árboles frutales

Principio Mitad Final

Sin cubierta vegetal 0.5 0.9 0.65

Con cubierta vegetal 0.85 1.15 0.85

Cítricos 0.70 0.70 0.70

Aguacate 0.70 0.70 0.70

Fuente: Cadena, N. V. (2012). HABLEMOS DE RIEGO. (p.87)

EVAPOTRANSPIRACIÓN TOTAL

Representa la evapotranspiración particular de cada cultivo. Para el cálculo se

parte de la ecuación:

𝑬𝑻 = 𝑬𝒕𝒐 ∗ 𝑲𝒄 Ec. 3.2

Dónde:

ET: Evapotranspiración

ETo: Evapotranspiración potencial

Kc: Coeficiente de cultivo

a) PRECIPITACIÓN EFECTIVA

La cantidad de agua que se infiltra en el suelo luego de la lluvia y es aprovechada

por la planta toma el nombre de precipitación efectiva. Esta precipitación efectiva

depende básicamente de la intensidad de la precipitación, la aridez del suelo y la velocidad

de infiltración.

13 Se refiere aquel suelo que no posee una cubierta superficial y es propenso a generar erosión

53

En climas secos la FAO plantea que una precipitación menor a 5mm es tomada

como una precipitación efectiva nula ya que no aporta humedad al suelo. Un 75% de la

precipitación sobre los 5mm en éste tipo de climas se puede considerar efectiva.

La misma organización plantea la ecuación 3.3 para determinar la precipitación

efectiva.

𝑷𝒆 = 𝟎. 𝟕𝟓 ∗ (𝒑𝒓𝒆𝒄𝒊𝒑𝒊𝒕𝒂𝒄𝒊ó𝒏 𝒃𝒓𝒖𝒕𝒂 − 𝟓𝒎𝒎) Ec. 3.3

Dónde:

Pe: Precipitación efectiva

Para climas en los que se tiene lluvia continua la FAO recomienda tomar como

precipitación efectiva a la precipitación bruta, a menos que en un día la lluvia sea menos

a 3mm.

EFICIENCIA DE RIEGO

Se define como la relación entre la cantidad de agua entregada a las raíces de la

planta y la cantidad de agua que se aporta mediante riego artificial expresada en

porcentaje. Cada método de riego tiene una eficiencia distinta según la forma de

aplicación de agua. Así en la Tabla 3.5 se tiene valores de eficiencia de riego de acuerdo

a los métodos.

Tabla 3.5. Valores de eficiencia de riego de acuerdo a los métodos

MÉTODO DE RIEGO EFICIENCIA

Riego por gravedad 30 - 50 %

Riego por aspersión 65 – 85 %

Riego por goteo 80 – 90 %

Fuente: Obtenido los valores propuestos en el documento Riego por Goteo realizado en San Salvador

Como lo menciona (Cadena V. H., 2016): “La cantidad de agua adicional a la

precipitación efectiva para satisfacer los requerimientos de la evapotranspiración, es la

cantidad de agua que debemos suministrar mediante riego y se denomina Demanda De

Riego”. (pág. 95). Y representa la necesidad de agua del cultivo que va a ser satisfecha

mediante riego artificial.

54

Lo dicho se plasma en la ecuación:

𝑫𝒏 = 𝑬𝑻 ∗ 𝑲𝟏 ∗ 𝑲𝟐 ∗ 𝑲𝟑 Ec. 3.4

Dónde:

Dn: Demanda neta de riego.

ET: evapotranspiración.

K1: Coeficiente corrector por localización. Se toma el valor central de:

𝐊𝟏 = 𝟏. 𝟑𝟓 ∗ 𝐅𝐀𝐒 Ec. 3.5

𝐊𝟏 = 𝐊𝟏 = 𝟎. 𝟏 + 𝐅𝐀𝐒 Ec. 3.6

𝐊𝟏 = 𝐅𝐀𝐒 + 𝟎. 𝟓𝟎(𝟏 − 𝐅𝐀𝐒) Ec. 3.7

𝐊𝟏 = 𝐅𝐀𝐒 + 𝟎. 𝟏𝟓(𝟏 − 𝐅𝐀𝐒) Ec. 3.8

FAS: Factor de área sombreada

𝑭𝑨𝑺 =𝝅∗𝒓𝟐

𝒎𝒂𝒓𝒄𝒐 𝒅𝒆 𝒑𝒍𝒂𝒏𝒕𝒂𝒄𝒊ó𝒏

Ec. 3.9

Donde:

r: Radio que ocupa la planta.

K2: Coeficiente corrector por variación climática. Escoger entre 1.15 o 1.20

K3: coeficiente corrector por Advección14. Está en función de la naturaleza del

cultivo.

Se obtiene de la Figura 3.2. Variación del Factor de Advección.

Una vez calculada la demanda neta de riego y obtenidos los factores de corrección

calculamos la demanda total de riego con la ecuación

14 Advección: Es el arrastre de sustancias a través del agua.

55

𝑫𝒕 =𝑫𝒏

𝑹𝒑∗𝑪𝑼 Ec. 3.10

Dónde:

Dt: Demanda total

Dn: Demanda neta

Rp: Relación de percolación (se asume dependiendo del tipo de suelo, el

porcentaje que se percola en el suelo. Varía desde 0.6 hasta 0.95)

CU: Coeficiente de uniformidad (tomar de la tabla 3.6)

Figura 3.2. Variación del Factor de Advección.

Fuente: (Salas, 2008). http://ocwus.us.es/ingenieria-agroforestal/hidraulica-y-

riegos/temario/Tema%2010.Riego%20goteo/tutorial_12.htm.

56

Una vez calculada la demanda neta de riego y obtenidos los factores de corrección

calculamos la demanda total de riego con la ecuación

𝑫𝒕 =𝑫𝒏

𝑹𝒑∗𝑪𝑼 Ec. 3.11

Dónde:

Dt: Demanda total

Dn: Demanda neta

Rp: Relación de percolación (se asume dependiendo del tipo de suelo, el

porcentaje que se percola en el suelo. Varía desde 0.6 hasta 0.95)

CU: Coeficiente de uniformidad (tomar de la Tabla 3.6)

Tabla 3.6. Valores de CU recomendados para riego localizado

EMISOR EMISORES POR PLANTA PENDIENTE CU

Goteros espaciados menos de

un metro

Más de tres Uniforme (<2%) 0.90-0.95

Uniforme u ondulada (>2%) 0.85-0.90

Menos de tres Uniforme (<2%) 0.85-0.90


Goteros espaciados menos de un metro, mangueras y cintas de

exudación

Uniforme (<2%) 0.80-0.90


Difusores y micro aspersores Uniforme (<2%) 0.90-0.95


Fuente: Hablemos de Riego (Cadena V. H., 2016) en la (pág. 259)

PORCENTAJE DE ÁREA A MOJAR

Es necesario determinar un área mínima a ser humedecida para que las raíces

tengan un adecuado desarrollo. Como lo presenta la siguiente Tabla 3.7.

Tabla 3.7. Porcentaje de área a regar en función del área de la planta

MARCO DEL CULTIVO PORCENTAJE A REGAR

Amplio 25-35

Medio 40-60

Hortícola 70-90

Fuente: (Cadena V. H., 2016) (pág. 260)

57

3.5.2. GOTEROS

Son dispositivos diseñados para verter agua en el suelo gota a gota de manera

continua. Sus principales características son:

Caudal pequeño y constante

Orificio suficientemente grande para evitar obstrucciones

Los goteros se consideran como partes específicas del sistema de riego, ya que se

usan en el riego localizado. Es importante analizar el tipo de gotero para determinar la

mejor alternativa para las necesidades hídricas y agronómicas.

En base al concepto anterior, (Mundo Riego, 2018), define: “El gotero es un

instrumento que se usa en sistemas de riego por goteo, un sistema que se utiliza para regar

especialmente las zonas áridas y que se caracteriza por permitir el uso óptimo tanto del

agua empleada como de los abonos.” (Porta Goteros, 2018).

En el sistema de riego los goteros reciben una presión baja, con el fin de disminuir

la velocidad y por lo tanto una salida del caudal “gota a gota”. Este sistema resulta

bastante eficaz a la hora de filtrar el agua directamente hacia las raíces, humedeciendo

con mayor eficiencia la zona de irrigación, e incrementando de manera notable la

producción. Es importante aclarar que este sistema se considera, como una técnica

innovadora, debido a que el uso de goteros representa mayor producción en ciertos

procesos de agricultura moderna. Ahora bien, el uso de cada gotero dependerá del sistema

de riego que necesitamos incorporar en campo.

3.5.3. TIPOS DE GOTEROS

Para algunas empresas dedicadas al análisis de accesorios para riego, como

(Mundo Riego, 2018), analiza que: “Los goteros más utilizados son los

autocompensantes. Estos goteros mantienen un caudal constante de agua mientras

trabajan en un rango de presión definido”. En esta categoría se pueden clasificar dos tipos

de goteros: Autocompensantes de Botón y los Integrados.

Los goteros Autocompensantes tienen como principal característica la descarga

lenta y directa a la planta, además, la compensación de presión del caudal entre 1,0 Bar y

3.5 Bar, asegurando que la descarga optima del caudal a la planta. Se puede encontrar de

3 tipos, de pincho, insertados en micro tubo, y de rosca hembra.

58

A diferencia de los goteros autocompensantes, los goteros integrados se implantan

en la tubería, con una separación de acuerdo a las exigencias del proyecto y del tipo de

cultivo a regar. Podemos diferenciar dos tipos de goteros: netamente integrados y planos

integrados, la diferencia principal es que, los goteros integrados son tubos de mayor

diámetro sujetos en una posición determinada, mientras que los goteros integrados planos,

se insertan mediante un procedimiento termosoldado; es decir, se integran dentro de la

pared de la tubería.

Ilustración 3.1. Gotero Autocompensante de Botón (Izquierda) y Gotero

Autocompensante Plano (Derecha)

Fuente: (Mundo Riego, 2018), (NaanDanJain Irrigation Ltd., 2013).

3.5.4. ELECCIÓN DEL GOTERO

Depende en gran medida de la disponibilidad en el mercado. Los más comunes

son de 2, 4, 6, 8, 12 litros por hora, siendo los de caudales bajos (2, 4 l/h) usados para

cultivo de hortalizas y los mayores para árboles.

SUPERFICIE MOJADA POR EL GOTERO

Dependiendo de la textura del suelo podemos aplicar las siguientes ecuaciones:

Para suelo arcilloso 𝒅 = 𝟏. 𝟐 + 𝟎. 𝟏𝒒 Ec. 3.12

Para suelo medio 𝒅 = 𝟎. 𝟕 + 𝟎. 𝟏𝟏𝒒 Ec. 3.13

Para suelo arenoso 𝒅 = 𝟎. 𝟑 + 𝟎. 𝟏𝟐𝒒 Ec. 3.14

59

Dónde:

d: diámetro de la mancha de agua

q: caudal del gotero escogido.

NÚMERO DE GOTEROS POR PLANTA

Para garantizar el correcto regadío de las plantas es necesario estimar la cantidad

de goteros que abastecerán de agua a la planta.

𝒏 =𝒔𝒖𝒑𝒆𝒓𝒇𝒊𝒄𝒊𝒆 𝒎𝒐𝒋𝒂𝒅𝒂 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒑𝒍𝒂𝒏𝒕𝒂

𝒔𝒖𝒑𝒆𝒓𝒇𝒊𝒄𝒊𝒆 𝒎𝒐𝒋𝒂𝒅𝒂 𝒑𝒐𝒓 𝒆𝒍 𝒈𝒐𝒕𝒆𝒓𝒐 Ec. 3.15

DURACIÓN DEL RIEGO

Se refiere al tiempo que va a ser regada la planta.

𝒕 =𝑫𝒕∗𝑨

𝒒∗𝒏 Ec. 3.16

Dónde:

T = Tiempo de Riego

Dt = Demanda total

A = Superficie mojada por la planta

Q = Caudal del gotero

n = Número de goteros por planta

LÁMINA DE RIEGO

Se refiere a la cantidad de agua que se debe adicionar a la planta mediante riego

para llevar al suelo a su capacidad de campo.

60

𝑳𝒕 = 𝒒 ∗ 𝒏 ∗ 𝒕 Ec. 3.17

Dónde:

Lt: lámina de riego (mm)

q: caudal del gotero escogido

n: Número de goteros

t: tiempo de riego

INTERVALO ENTRE RIEGOS

Su valor está determinado por la ecuación:

𝑰 =𝑳𝒕

𝑫𝒕∗𝑨 Ec. 3.18

Donde:

Lt = Lámina Total de Riego

Dt = Demanda Total

A = Superficie Mojada Por La Planta

3.6. DISEÑO HIDRÁULICO DEL SISTEMA

Corresponde a la ubicación de tuberías y determinación de los diámetros, además del

cálculo de la red de distribución y la asignación de caudales por parcela.

3.6.1. DIÁMETRO DE LA TUBERÍA

La ecuación 3.18 nos permite determinar un diámetro tentativo de las tuberías en

función del caudal a conducir.

61

∅𝒕 = 𝟏. 𝟑𝟓√𝑸 ∗ 𝟐𝟓. 𝟒 Ec. 3.19

Donde:

φt= Diámetro tentativo de la tubería en mm

Q= Caudal en l/s

2.54 = Factor de conversión

A partir de éste cálculo se puede ampliar o reducir la sección de la tubería.

3.6.2. ECUACIÓN DE CONTINUIDAD

Establece la conservación de la masa de un fluido a través de dos secciones.

𝑸 = 𝑨 ∗ 𝑽 Ec. 3.20

Dónde:

Q: Caudal que pasa por la tubería.

A: Área de la lámina de agua.

V: Velocidad de circulación del agua.

En función de la ecuación 3.19 obtenemos la velocidad

𝑽 =𝑸

𝑨 Ec. 3.21

Para obtener valores de Velocidad inicial, la (EMAAPS, Julio de 2007), propone

que: “Se debe considerar que los valores más comunes para usarse están entre 0.45 m/s y

4m/s.” (págs. 56, 85).

3.6.3. PERDIDAS DE CARGA

PÉRDIDAS DE CARGA POR FRICCIÓN EN LAS TUBERÍAS

La ecuación 3.21 nos muestra la manera de determinar la pérdida de carga por

longitud o por fricción en las tuberías.

62

𝒉𝒇 = 𝑱 ∗ 𝑳 Ec. 3.22

Dónde:

hf: Pérdida de carga por fricción en la tubería.

J: Gradiente hidráulica.

L: Longitud de la tubería.

GRADIENTE HIDRÁULICA

Para determinar el valor de gradiente partimos de la ecuación de Hazen-Williams:

𝑸 = 𝟎. 𝟐𝟖 ∗ 𝑪 ∗ ∅𝒊𝟐.𝟔𝟑 ∗ 𝑱𝟎.𝟓𝟒 Ec. 3.23

Dónde:

hf: Pérdida de carga por fricción en la tubería.

C: Coeficiente de Hazen-Williams (depende del tipo de material).

φi: Diámetro interior de la tubería

J: Gradiente hidráulica.

Despejando la ecuación 3.21 para encontrar la gradiente hidráulica tenemos:

𝑱 = √𝑸

𝟎.𝟐𝟖∗𝑪∗∅𝒊𝟐.𝟔𝟑

𝟎.𝟓𝟒

Ec. 3.24

Para el uso de la ecuación de Hazen-Williams se recomienda el uso de los

siguientes coeficientes:

63

Tabla 3.8. Coeficiente C “Hazen-Williams”

MATERIAL COEFICIENTE

Plástico 150

Fibrocemento 140

Hierro 130

Hormigón 128

Acero nuevo 120

Acero usado 110

Valores proporcionados para el diseño, Fuente: (J & G, 1999) (pág. 415)

PÉRDIDAS DE CARGA EN ACCESORIOS

Corresponde a la pérdida que se presenta por acción de los elementos especiales

colocados en la tubería.

𝑯𝒔 = 𝑲𝒂 ∗𝑽𝟐

𝟐𝒈

Ec. 3.25

Dónde:

Hs: pérdida de carga por singularidad (m).

Ka: coeficiente de resistencia del accesorio (tabla 3.9).

V: velocidad media (m/s).

g = aceleración de la gravedad (9.81m/s2).

64

Tabla 3.9. Coeficiente Ka para accesorios en tuberías

COMPONENTE Ka

TUBOS ACODADOS

Regular 90° embridado 0.30

roscado 1.50

Gran radio 90° embridado 0.20

roscado 0.70

Gran radio 45° embridado 0.20

roscado 0.40

CODOS

90° embridado 0.20

roscado 1.50

CONEXIONES EN T

Flujo de línea embridado 0.20

roscado 0.90

Flujo derivado embridado 1.00

roscado 2.00

UNIÓN ROSCADA 0.80

VÁLVULAS

Globo abierta 18.00

Ángulo abierta 2.00

Compuerta

abierta 0.15

1/4 cerrada 0.26

1/2 cerrada 2.10

3/4 cerrada 17.00

Retención bisagra flujo adelante 2.00

flujo atrás infinito

Bola

abierta 0.05

1/3 cerrada 5.50

2/3 cerrada 2.15

Nota: valores Fuente: Mecánica De Energía. (P.19)

PÉRDIDAS DE CARGA EN POR CAMBIO DE DIRECCIÓN

Se determinan en función de la siguiente expresión:

65

𝒉𝒄 = 𝑲𝒄 ∗ √∆

𝟗𝟎°

𝟐∗

𝑽𝟐

𝟐𝒈

Ec. 3.26

Dónde:

hc: Pérdida de carga por cambio de dirección en la tubería

Kc: coeficiente por cambio de dirección. 0.25 para giros comunes

Δ: cambio de dirección en °

V: Velocidad del flujo de agua

g: aceleración de la gravedad (9.81m/s2).

La pérdida de carga total es la suma de las pérdidas por accesorios, las pérdidas

por fricción y las pérdidas por cambios de dirección.

𝒉 = 𝒉𝒇 + 𝒉𝒂 + 𝒉𝒄 Ec. 3.27

En sistemas de gran longitud las pérdidas por accesorios y por cambios de

dirección son mínimas comparadas con las pérdidas por fricción por lo que se consideran

despreciables.

En los sistemas de pequeña longitud las pérdidas mayores serán las ocasionadas

por los accesorios y cambios de dirección. Tal es el caso de los sistemas de bombeo.

3.6.4. ECUACIÓN DE BERNOULLI

Para una definición más exacta, “La ecuación de Bernoulli, se puede considerar

como una apropiada declaración del principio de la conservación de la energía, para el

flujo de fluidos. El comportamiento cualitativo que normalmente evocamos con el

término "efecto de Bernoulli", es el descenso de la presión del líquido en las regiones

donde la velocidad del flujo es mayor.” (Nave, 2000)

66

𝐙𝟏 +𝐏𝟏

𝛄+

𝐕𝟏𝟐

𝟐𝐠= 𝐙𝟐 +

𝐏𝟐

𝛄+

𝐕𝟐𝟐

𝟐𝐠+ 𝐡𝟏−𝟐

Ec. 3.28

Dónde:

Z1y Z2: Cota en el punto de análisis.

P1 y P2: Presión en los puntos.

V1 y V2: Velocidad en los puntos de análisis.

h1-2: pérdida de carga entre los puntos.

Figura 3.3. Representación de la ecuación de Bernoulli

Nota: Grafico de Diagramas de pérdidas partiendo del teorema de Bernoulli

PRESIÓN DINÁMICA

La presión a la que se va a someter el fluido y por ende la tubería que lo alberga

una vez entra en funcionamiento el sistema.

Para determinar la presión dinámica debemos primero encontrar la cota

piezométrica que será la que nos determine la línea de energía del tramo.

67

𝑪𝑷 = 𝑳𝒆 − 𝒉 Ec. 3.29

Dónde:

CP: cota piezométrica. (m)

Le: cota de la línea de energía al inicio del tramo. En el primero punto del sistema

coincide con la cota de salida de la tubería. (m)

h: pérdidas de energía en el tramo. (m)

Una vez obtenido éste valor podemos calcular la presión dinámica.

𝑷𝑫 = 𝑪𝑷 − 𝑪𝑻 Ec. 3.30

PD: Presión dinámica. (mca)

CP: Cota piezométrica. (msnm)

CT: Cota de la tubería. (msnm)

3.6.5. DISEÑO DE SIFÓN.

Los sifones se dicen que son estructuras hidráulicas; ya sean estas de canales

abiertos como de tubería de presión, con el fin de conducir un fluido atravesando zonas

de niveles críticos en este caso topografía bastante accidentada, u obstáculos fijos como

ríos u otro canal de por medio. Según esta descripción se pueden determinar dos tipos de

sifones: Sifón Normal y Sifón Invertido.

SIFÓN NORMAL.

Se considera “Sifón” o Sifón Normal, a un tipo de estructura que conduce el agua

sobre un impedimento u obstáculo; es decir, tiene como objetivo principal vencer desnivel

cóncavo en el sentido de la tubería. El funcionamiento de sifón se fundamenta en la

presión atmosférica que ejerce en la superficie del agua al ingreso del sifón, por lo que es

importante generar un vacío en el interior de la conducción, con el fin de generar una

diferencia de presiones.

68

Figura 3.4. Ejemplo de Sifón Normal

Nota: El sifón de la figura funciona correctamente mientras h2 sea mayor que h1, Fuente: (Garcés, 2009)

Esta diferencia de alturas (h2-h1), hace que el agua fluya hasta el punto A, siendo

el punto más alto del sifón; por lo que una vez aquí, el agua fluye por gravedad hacia el

siguiente extremo del sifón, provocando que el agua fluya de manera continua siempre y

cuando el extremo de ingreso se encuentre totalmente cubierta de agua.

SIFÓN INVERTIDO.

Al contrario de un sifón normal, es este tipo de sifones ayudan a cruzar

depresiones formadas por el terreno donde se implanta el cruce de canales o tuberías de

un sistema en particular (riego, agua potable, etc.). Para que un sifón invertido funcione,

se constituye exclusivamente en la acción de la gravedad, el agua fluye a través del

sistema con el fin de alcanzar el otro extremo, considerando simplemente pérdidas por

longitud y accesorios. A diferencia del sifón normal, no es necesario provocar un vacío

en el conducto.

Uno de los ejemplos más utilizados en la práctica, es la incorporación de un sifón

invertido para el cruce de cauces naturales de agua para riego.

Punto A

69

Figura 3.5. Partes de un sifón Invertido.

Nota: Sifón diseñado bajo el cauce del rio, tomada del libro de (Autoridad Nacional del Agua, 2010)

El tipo de sifón se define de acuerdo a las necesidades planteadas en el sistema,

es decir, el uso principal para el cual se debe diseñar. Algunas condiciones se mencionan

en el texto de (Autoridad Nacional del Agua, 2010): “El sifón invertido se utiliza, si el

nivel de la superficie libre del agua es mayor que la rasante de la quebrada o río, permita

un espacio libre, suficiente para lograr el paso del agua.” (pág. 19).

CRITERIOS DE DISEÑO

Según (Autoridad Nacional del Agua, 2010), plantea los siguientes criterios:

Se determina el tipo de sifón de acuerdo a la relación que existe entre la longitud y

el diámetro de la conducción.

La dimensión del tubo se determina en base a las necesidades de demanda, tipos de

accesorios disponibles para la conducción, y para las estructuras de entrada y salida

del sifón.



del sifón.



del sifón. (Autoridad Nacional del Agua, 2010), o en su debido caso, realizar el

análisis de cimentación para la fundación de un paso elevado.

70

Con la finalidad de determinar el diámetro del tubo en sifones cortos, se puede usar

una velocidad de 1m/s a 1.5m/s. En sifones largos, se puede usar velocidades desde

2.5 m/s a 3.0m/s, sin control de la entrada.

Al fin de evitar remansos aguas arriba. La sumatoria de las pérdidas totales se

incrementan en un 10%.

En sifones relativamente largos, se proyectan estructuras de alivio para permitir un

drenaje del tubo para su inspección.

CÁLCULO HIDRÁULICO DE UN SIFÓN.

Para la estimación de pérdidas se describe la ecuación de continuidad en dos

puntos del sifón.

𝐏𝟏

𝛄+

𝐕𝟏𝟐

𝟐𝐠+ 𝐙𝟏 =

𝐏𝟐

𝛄+

𝐕𝟐𝟐

𝟐𝐠+ 𝐙𝟐 + 𝐡 𝐭𝐨𝐭𝐚𝐥𝐞𝐬

Ec. 3.31

∆𝐡 =𝐏𝟏

𝛄+

𝐕𝟏𝟐

𝟐𝐠+ 𝐙𝟏 − (

𝐏𝟐

𝛄+

𝐕𝟐𝟐

𝟐𝐠+ 𝐙𝟐)

Ec. 3.32

Donde:

P1, P2 = Presión estática en la entrada y salida del sistema.

V1, V2 = Velocidad en la entrada y salida del Sistema.

Figura 3.6. Interpretación de la Línea de Energía de un Sifón

Nota: La variación de h total es la considerada como ΔH de la ecuación 3.32, la imagen fue recuperada de

(Autoridad Nacional del Agua, 2010).

71

TRANSISCION DE ENTRADA Y SALIDA.

Como lo menciona (Autoridad Nacional del Agua, 2010):

“En el diseño de una transición de entrada y salida es generalmente aconsejable

tener la abertura de la parte superior del sifón un poco más debajo de la superficie

normal del agua. Esta práctica hace mínima la posible reducción de la capacidad

del sifón causada por la introducción del aire.” (pág. 22).

Por lo tanto, se considera la altura de agua como (1.0 – 1,5) hv, estos parámetros

se usan para obtener la altura de seguridad requerida para evitar socavación.

𝐡𝐯 =𝐕𝟐

𝟐𝐠

Ec. 3.33

Donde:

hv = carga por velocidad

V = Velocidad en el sifón

g = Gravedad 9.81 m/s2

VELOCIDADES EN EL CONDUCTO

La velocidad de diseño en sifones grandes es de 2.5 - 3.5 m/s, mientras que en

sifones pequeños es de 1.6 m/s. Un sifón se considera largo, cuando su longitud es mayor

que 500 veces el diámetro.

𝐋

𝐃=

𝟒𝟎𝟓. 𝟑𝟑

𝟎. 𝟐𝟎= 𝟐𝟎𝟐𝟔. 𝟔𝟓 𝐬𝐢𝐟ó𝐧 𝐥𝐚𝐫𝐠𝐨

Ec. 3.34

Donde:

L = Longitud del Sifón.

D = Diámetro del Sifón

En este proyecto se va a utilizar un sifón largo para lo cual se considera una

velocidad conveniente de agua en el conducto de 1.5 – 2.00 m/s que evita el depósito de

azolves en el fondo del conducto y que no sea tan grande que pueda producir erosión del

material en los conductos.

72

𝒗 =𝑸

𝝅 ∗ 𝑫𝟐

𝟒

Ec. 3.35

Donde:

D= diámetro interno de la tubería en m tomado de datos 160mm

Q= caudal que se transporta por la tubería en m3/s

V= velocidad entre valores de 1.5-2 m/s

FUNCIONAMIENTO DEL SIFÓN

El sifón siempre funciona a presión, por lo tanto, debe estar ahogado a la entrada

y a la salida. Aplicamos:

𝐏𝟏

𝛄+

𝐕𝟏𝟐

𝟐𝐠+ 𝐙𝟏 =

𝐏𝟐

𝛄+

𝐕𝟐𝟐

𝟐𝐠+ 𝐙𝟐 + 𝐡𝐟

Ec. 3.36

𝑃1

𝛾+ 𝐻 𝑚𝑖𝑛 =

P2

γ+

V22

2g+ 0.5

V22

2g

𝑯 𝒎𝒊𝒏 =𝟑𝐕𝟐

𝟐

𝟒𝐠

Ec. 3.37

Donde:

Hmin = Desnivel y altura mínima del sifón.

V = Velocidad de flujo en el sifón.

g = aceleración de la gravedad expresada en 9.81 m/s2

3.6.6. DISEÑO DE LA LINEA DE IMPULSIÓN Y ESTACIÓN DE BOMBEO

En un proyecto de conducción; ya sea de agua potable o de uso agrario (riego),

muchas de las veces, la topografía juega un papel importante en el trazado de la

conducción, presentar alternativas económicas y técnicamente viables se vuelve un reto

para el diseñador. Cuando tenemos desniveles muy pronunciados, el flujo a gravedad no

es la única alternativa para transportar el líquido hacia un sitio específico, por lo que es

necesario acudir a un sistema de bombeo.

Como lo menciona (Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del

Ambiente., 2005): “Las estaciones de bombeo son un conjunto de estructuras civiles,

73

equipos, tuberías y accesorios, que toman el agua directa o indirectamente de la fuente de

abastecimiento y la impulsan a un reservorio de almacenamiento o directamente a la red

de distribución.” (pág. 3). Podemos clasificar un sistema de bombeo en base a una serie

de alternativas, en este caso clasificaremos al sistema por el lugar donde se coloca la

estación de bombeo: Bombeo por Almacenamiento o Cisterna y Bombeo en la red de

implosión. En este caso utilizaremos un bombeo por cisterna ya que es necesario

considerar una determinada potencia inicial basada en el desnivel del proyecto.

Para el caso de Oyacoto, es necesario implementar dos sistemas de bombeo en

serie capaz de conducir el caudal apropiado de diseño y poder obtener una potencia de

bombeo apegada a la disponibilidad de los equipos y facilidad de operación y

mantenimiento del sistema.

Figura 3.7. Diagrama de un Sistema de Bombeo

Nota: En la Figura se detalla los elementos básicos de un sistema de bombeo y las dos cargas

determinantes para el cálculo general de cargas

ELEMENTOS DE UNA ESTACIÓN DE BOMBEO.

Existen varias maneras de poder organizar un sistema de bombeo óptimo, en este

caso utilizaremos el diagrama establecido para este proyecto, basándonos en la

74

experiencia de empresas dedicadas al diseño de bombas para distintas aplicaciones. El

esquema se presenta de la siguiente manera:

Figura 3.8. Esquema representativo de la estación de Bombeo

Nota: El presente diagrama muestra la organización de la estación de bombeo.

DETERMINACIÓN DEL CAUDAL.

Para el caso de un sistema de bombeo con base en un tanque cisterna o tanque de

alimentación, el caudal de succión e impulsión se encuentra relacionado con el tiempo de

bombeo y el caudal disponible de la captación. En este caso, planteamos un sistema con

el total del caudal que transporta el sistema de conducción, ya que es el caudal necesario

para cubrir la demanda establecida.

𝑸𝒃𝒐𝒎𝒃𝒆𝒐 = 𝑸𝒎𝒂𝒙𝒅

𝑵𝒃𝒐𝒎𝒃𝒆𝒐

𝟐𝟒𝒉𝒓

Ec. 3.38

Donde:

Q maxd = Caudal Máximo Diario

Nbombeo = Horas de Bombeo

Qbombeo = Caudal de Bombeo.

75

ALTURA DE SUCCIÓN

Esta altura se determina por la diferencia de altura que existe entre la válvula de

pie y el eje de la bomba, a esta altura se debe incrementar las perdidas localizadas

adicional las perdidas por longitud, que existen por incorporación de accesorios.

𝑯𝒔 = 𝒉𝒔 + 𝒉𝒇𝒔 Ec. 3.39

Donde:

hs = Altura de succión

hfs = Perdida de Carga en succión

Hs = Altura de Succión

CARGA NETA POSITIVA DE SUCCIÓN.

Cuando se hace referencia a cargas por succión, debemos considerar la presión de

entrada a la tubería, como lo menciona (Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y

Ciencias del Ambiente., 2005): “Cuando el agua fluye a través de la bomba, la presión en

la entrada y en la tubería más allá de la presión de vapor del agua, se producirá la

vaporización y se formarán burbujas de vapor en el seno del líquido.” (pág. 7).

La incorporación de aire en la tubería de succión, crea un fenómeno llamado

cavitación, por lo que se produce principalmente en la zona de impulsión de la bomba,

donde las fuerzas que ejerce el líquido por el ingreso de aire generan presiones muy altas,

provocando daños de socavación a la tubería y hasta el colapso de los accesorios.

𝑵𝑺𝑷𝑯𝒅𝒊𝒔𝒑𝒐𝒏𝒊𝒃𝒍𝒆 = 𝑯𝒂𝒕𝒎 − (𝑯𝒗𝒂𝒑 + 𝒉𝒔 + ∆𝑯𝒔) Ec. 3.40

Donde:

NSPH disponible = Carga neta de succión positiva disponible, m

Hatm = Presión atmosférica

Hvap = Presión de Vapor, m

hs = Altura estática de succión, m.

ΔHs = Pérdida de carga por fricción de accesorios y tubería, m.

76

Para un estricto control de presiones en la succión, es necesario determinar la

Carga neta de Succión Positiva. Según menciona (Centro Panamericano de Ingeniería

Sanitaria y Ciencias del Ambiente., 2005): “…es la diferencia entre la presión existente a

la entrada de la bomba y la presión del vapor del líquido que se bombea. En el diseño de

bombas destacan dos valores de NPSH, el NPSH disponible y el NPSH requerido.

𝑁𝑆𝑃𝐻𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑙𝑒 > 𝑁𝑆𝑃𝐻𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜

Donde:

NSPH requerido = Nivel de Presión relacionado con el fabricante. (Bomba)

NSPH disponible = Carga Neta de Succión Positiva. (Sistema)

ALTURA DE IMPULSIÓN

Se considera como la carga de presión estática y dinámica determinada por la

diferencia de alturas entre el sitio de llegada y el eje de la bomba, por lo que la altura de

impulsión queda determinada por la siguiente expresión:

𝑯𝒈𝟏 = 𝑯𝒔𝒍 + 𝑯𝒅𝒍 Ec. 3.41

Donde:

Hg = Altura Geométrica o altura estática

Hs = Altura de Succión

Hd = Altura de Impulsión

ALTURA DINAMICA TOTAL

En el diseño de estaciones de bombeo, es necesario establecer la diferencia de

altura a la cual debemos llegar con una presión determinada; por lo tanto, es importante

que determinemos el aumento total de la carga que genere la bomba. Esta carga se puede

dividir en la suma de la parte de succión e impulsión:

𝑯𝒈 = 𝑯𝒔 + 𝑯𝒅 Ec. 3.42

Donde:

Hs = Altura de succión, medido desde el eje de la bomba hasta el nivel inferior.

Hd = Altura de Descarga, medida desde el eje de la bomba hasta el nivel superior.

77

Hg = Altura Geométrica, esto es la diferencia de nivel (altura estática total)

𝑨𝑫𝑻 = 𝑯𝒈 + 𝑯𝒇𝒕𝒐𝒕𝒂𝒍 + 𝑷𝑺 Ec. 3.43

Donde:

Hftotal = Perdida de Carga (Total)

Ps = Presión de llegada al reservorio (recomendación 2 mca)

ADT = Altura dinámica Total en el sistema de Bombeo

Figura 3.9. Cargas de Presión Estática en un sistema de Bombeo

Nota: La Ps (Presión de Servicio) se determina como presión mínima a la llegada del tanque. Figura

obtenida de (Centro Panamericano de de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente, 2004)

3.6.7. POTENCIA DE LA BOMBA

Para obtener la potencia de la bomba, es necesario conocer al fabricante, las curvas

características de las bombas a utilizar en el sistema, con el fin de conocer la eficiencia

de trabajo para obtener la capacidad real de trabajo de las mismas y así considerar una

eficiencia real en el rendimiento de trabajo. Podemos obtener con la siguiente expresión:

𝑷𝒐𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂𝒍 =𝜸𝒆𝒔𝒑 . 𝑨𝑫𝑻𝒍 . 𝑸𝒄𝒐𝒏𝒅𝒖𝒄𝒄𝒊ó𝒏

𝜼𝒃. 𝜼𝒎

Ec. 3.44

Donde:

Potencia: Valor en hp de la potencia de bombeo

Qconducción = Caudal de Bombeo

78

ADT = Altura Dinámica Total

γ = Peso específico del Fluido

ηb = eficiencia de la bomba

ηm = eficiencia del motor

NÚMERO DE BOMBAS

Este factor depende del caudal de conducción, del factor de operación y

mantenimiento y en caso de suscitarse un evento emergente, para este caso se considera

tres bombas de la misma capacidad con el fin de tener una eficiencia del 75% para

estaciones de bombeo de gran capacidad. Este valor se toma como coeficiente de

seguridad para estaciones de bombeo en agua potable; por lo tanto, se considera el mismo

valor de seguridad.

TIPOS DE BOMBAS

La bomba que se describe en la estación de bombeo, se considera como una bomba

centrifuga vertical, debido a que presenta los “impellers” o impulsores sobre el eje de

trasmisión en forma vertical. La desventaja de este tipo de bomba es que se coloca

directamente sobre el punto de captación por lo tanto es limitado el uso de pozos

profundos.

3.7. OBRAS COMPLEMENTARIAS AL SISTEMA.

En el presente proyecto, existen obras complementarias, las mismas que servirán

de apoyo al desarrollo óptimo del sistema de Riego. Una de las obras principales es el

planteamiento de una estructura de elevación sobre el río Guayllabamba, el mismo que

consta del diseño de un paso elevado con cables de acero y estructura mixta, el mismo

que servirá para salvar la distancia necesaria para transportar el caudal hacia el margen

izquierdo del río Guayllabamba. Por esta razón es necesario incorporar cierta información

previa para el diseño de un puente de gran longitud.

79

3.7.1. PUENTES DE LONGITUD AMPLIA PARA RIEGO.

En distintos casos presentes en el Ecuador, se presentan diversos proyectos con

mayor categoría, los mismos que tienen diferentes características de diseño, por ejemplo,

el paso elevado sobre el Río Pita, San Pedro y Santa Clara. Estructuras construidas en el

Distrito Metropolitano de Quito con el fin de conducir caudales de abastecimiento para

la planta de Agua Potable del Troje y Paluguillo respectivamente.

En algunos casos, la incorporación de pilas intermedias en el puente puede

resolver el problema de cubrir amplias luces de alcance, pero en proyectos en la que su

topografía es muy complicada puede presentarse muchas dificultades y resulta mejor el

planteamiento de un paso elevado como puente colgante. Sin embargo, existe también el

uso de puentes colgantes para luces pequeñas con el fin de utilizar los mismos para

transporte peatonal, considerada de acuerdo al tipo de diseño y del diseñador, ya que

también es importante realizar el diseño de puentes con volados sucesivos con el fin de

salvaguardar criterios de diseños, sean estos materiales de construcción o condiciones

favorables del sitio.

Dependiendo de las características propias del sector de construcción y la zona del

país donde se implanta el puente, el factor económico es vital en la incorporación de un

puente en el sistema. Un ejemplo es considerar el uso de maquinaria pesada para la

remoción de escombros o el levantamiento de material incapaz de ser removido a mano.

El presente Gráfico 3.2, señala la relación costo y luz del puente.

80

Gráfico 3.2. Relación del uso de puentes según el costo y distancia a salvar

Nota; El grafico se elabora con datos experimentales detallados en el estudio de “Puentes de Gran

Longitud y Grandes Luces”, del Ing. Marcelo Romo Proaño, dependiendo de la zona del país estos

valores pueden sufrir modificaciones.

3.7.2. PUENTES COLGANTES.

Con el fin de unir dos puntos considerables en cualquier diseño donde se presente

irregularidades del terreno, se plantea el uso de un puente colgante, el mismo que se define

como una estructura capaz de abarcar luces mayores a 1000m de distancia. Su

construcción es complicada por la distribución apropiada de la carga del puente en los

cables que soportan el mismo. Existen varias fuerzas actuantes en este tipo de puentes,

tomando en cuenta desde el propio peso hasta el peso del agua el cual se va a transportar.

Para el diseño de un puente colgantes es necesario considerar; además de las

fuerzas mencionadas anteriormente, todos los fenómenos sobre naturales, es decir carga

por sismos y por vientos. Sin duda alguna un factor que se debe dar importancia es

también la acción de la gravedad.

En la mayoría de puentes fabricados, el metal es el principal material a considerar,

porque es maleable y dúctil, capaz de soportar demandas fuertes a distancias muy amplias,

factor principal, ya que es un material que no cede con facilidad.

81

Figura 3.10. Paso elevado sobre el Río San Pedro

Nota: La fotografía fue recuperada de IAGUA, página web de la EPMAPS para el desarrollo de obras

dentro del DMQ.

Según la afirmación de (Rioja, 2009): “Los principios de funcionamiento de un

puente colgante son relativamente simples. La implementación de estos principios, tanto

en el diseño como en la construcción, es el principal problema de ingeniería...” (pág. 35).

Gráfico 3.3. Partes del Puente Colgante

Nota: El Esquema aquí no representa el puente en análisis

82

DISEÑO AGRONÓMICO

4.1. ANÁLISIS DEL SISTEMA.

Una vez detallado los sistemas de riego en el capítulo 3.2, se establece que el

“Método por Goteo”; es el sistema más adecuado debido a que se ajusta adecuadamente

a las condiciones agronómicas del sector (Oyacoto); además, brinda mayores ventajas

hidráulicas, proporcionando un ahorro de agua y fertilizantes. Es necesario resaltar que el

sistema de riego permite una disposición continua de agua, por lo que mantiene un

consumo de potencia por bombeo eficiente y sostenible. Esta es una de las soluciones que

se plantea obtener en la red de impulsión para el agua de riego.

El sistema de riego denominado “Chusalongo” será el encargado de transportar

un caudal de 40.19 l/s según los aforos realizados en época de estiaje adjuntos en el anexo

6.2, el mismo que se encargará de regar un área de aproximadamente 126.52 ha. Para la

conducción y distribución del caudal analizado se presenta una alternativa acorde a la

topografía del sector, ya que este es el condicionante clave del diseño.

Para la etapa de captación se presentan 4 tanques pequeños de recolección, los

mismos que se encuentran situados cerca de las vertientes, mas no en los afloramientos

como tal, debido a la irregularidad topográfica y la distancia considerable entre cada una

de ellas. Las fuentes se encuentran ubicadas en la margen derecha del río Guayllabamba,

por lo que se plantea un sistema de tuberías capaces de recolectar el caudal en un tanque

de carga, para luego formar un sifón invertido el mismo que, será el encargado de llevar

este caudal con una presión suficiente para cruzar al ancho del río Guayllabamba.

El extenso río Guayllabamba presenta un ancho de 120m de luz, por lo que se

propone la posibilidad de constituir un puente colgante con materiales que no exijan

mayor transporte o sean difíciles de adquirir en zona; ya que, debido a la complicidad del

terreno, la ausencia de vías y el bajo presupuesto, resulta ser un limitante para la

comunidad. Por lo que se propone un puente capaz de soportar el peso de la tubería bajo

factores de seguridad, además de considerar factores de riesgo natural en esa zona (sismo

y viento).

83

Una vez analizada la profundidad de la conducción, se presenta un problema

mayor, el poder salvar una altura de 380.42 m, medido desde el punto más bajo del

margen izquierdo, hasta el punto más alto de la comunidad, por lo que se considera el uso

de dos estaciones de bombeo colocados en serie y en sitios capaces de llevar el caudal en

tramos considerados con dificultad topográfica. Una vez alcanzado este nivel, se

considera un tanque de carga general, el mismo que será el encargado de llevar el agua

por gravedad hacia cada una de las parcelas concesionadas dentro de la nueva junta de

agua.

4.2. ANÁLISIS DEL AGUA EN EL SUELO.

Como lo afirma (Cadena V. H., 2016): “Entre las partículas, agregados y

terrones se encuentran espacios denominados poros, los mismos que ocupan el 35% y

70% del volumen del suelo, dependiendo de su textura y de su estructura”. (pág. 17)

Por lo que el agua presenta un papel importante en la formación del suelo y la erosión del

mismo, la formación por la presencia de minerales en el agua ya sea por lluvia o por

inmersión del suelo, erosión y empuje, capaz de mover grandes cantidades de suelo.

Los poros en el suelo son importantes de considerar, ya que el suelo se encuentra

constituido de tres factores, solido que es el suelo como tal, liquida por la presencia de

agua, gaseosa por la presencia de aire en el suelo. Cuando el suelo se encuentra seco existe

carencia de agua casi en su totalidad; por lo tanto, es necesario un riego apropiado para

la incorporación del líquido y minerales hacia la planta.

4.2.1. CARACTERÍSTICAS FISICAS DEL SUELO.

TEXTURA.

Para el análisis de la textura tomaremos como referencia el análisis realizado por

(Cadena V. H., 2016), el cual menciona que: “Las partículas de arena tienen diámetros

entre 2 y 0.02 mm, las de limo entre 0.02 y 0.002 mm y las de arcilla son menores de

0.002 mm según la clasificación del Sistema Internacional”. (pág. 18). Para el

proyecto en análisis se considera un estudio de suelos adjuntos en el Anexo Nro. 09,

detallado el análisis de dos calicatas a 0.50m, Obteniéndose una clasificación de:

84

Tabla 4.1. Clasificación de Suelos

MUESTRA

Nro.

PROF.

(m)

SUCS CLASIFICACIÓN

GRAVAS ARENAS FINOS

01 0,00 – 0,50 ML 4 45 51

02 1,00 – 1,50 GM 62 25 12

Nota: Se adjunta los resultados de las muestras recopiladas en sitio y ensayos de laboratorio.

Con los porcentajes obtenidos, relacionamos cada variable (arena, limo arcilla) en

el triángulo de texturas o triangulo de clasificación de Atterberg, de acuerdo a la dirección

determinada en el mismo.

Gráfico 4.1. Pirámide de Clasificación de Suelo por textura

Diagrama obtenido de Colección FAO Capacitación, (FAO, 2017).

Los resultados obtenidos por los ensayos de laboratorio, clasifica al suelo de

Oyacoto como un Limo De Baja Compresibilidad (ML), por lo que se asemeja; según el

diagrama de textura facilitado por la (FAO, 2017), a un suelo Franco Limoso.

85

Tabla 4.2. Textura del Suelo

TIPO DE SUELO PORCENTAJE (%)

Arenas 45.00 %

Limos 51.10 %

Arcillas 5.30%

Nota: Valores obtenidos del Estudio de suelos realizado en campo y bajo la supervisión del Ing. Iván

Rubio (ECUASUELOS 21).

ESTRUCTURA

La capacidad que tienen las partículas de formar unidades de mayor tamaño, es

decir formar agregados se denomina estructura. Según (FAO, 2017) afirma que: “La

estructura del suelo afecta directamente la aireación, el movimiento del agua en el suelo,

la conducción térmica, el crecimiento radicular y la resistencia a la erosión”.

En el estudio de suelos relacionado con el proyecto, y debido a que gran parte de

los suelos en la zona ya han sido cultivados, se puede verificar que el suelo posee una

estructura GRANULAR, debido a la forma no muy grande de los terrones y más o menos

redondeados, también por la presencia de partículas de arenas limos y arcillas agrupadas

en granos.

DENSIDAD DEL SUELO.

Mediante la relación que existe entre el peso del suelo seco (PS) y el volumen total

(Vt) podemos encontrar la DENSIDAD APARENTE (da). La misma que se encuentra

entre valores de 1.0 a 1.8 g/cm3 (ton/m3), para valores superiores a 1.3 g/cm3 se considera

suelos arcillosos en 1.6 g/cm3 para suelos arenoso y si son suelos orgánicos tendrán

densidades desde 0.7 g/cm3. Para este caso el suelo de Oyacoto según el estudio de suelos,

se clasifica como “Franco Arenoso”, por lo que su densidad aparente es de 1.50 kg/cm3.

POROSIDAD DEL SUELO.

Este se refiere especialmente al porcentaje de volumen del suelo que no se

encuentra ocupado por sólidos. Se puede expresar de manera general que, el volumen del

suelo se forma de dos partes, la primera (50%) de minerales y materia orgánica, y la

segunda se encuentra estructurada de espacio poroso. Para la zona en estudio se identifica

un volumen de vacíos del 25%

86

PROFUNDIDAD RADICULAR

Es la profundidad o espesor del suelo para el crecimiento de la raíz, a mayor

profundidad mejor estabilidad para la planta, ayuda al crecimiento de las raíces y se podrá

almacenar más agua; es decir, no existe problemas a la hora de nivelar la planta y se podrá

implementar cualquier método de riego.

Tabla 4.3. Profundidad radicular de cultivos

CULTIVOS PROFUNDIDAD RADICULAR

(m)

AGUACATE 0.80 – 1.20

CITRICOS 1.20 – 1.50

CHIRIMOYA 0.80 – 1.20

GUABA 3.0 – 6.0

GUAYABA 0.70 – 1.20

Nota: Valores obtenidos por una amplia investigación

4.2.2. ESTADOS DE HUMEDAD DEL SUELO

CAPACIDAD DE CAMPO

Es el contenido de agua que presenta el suelo después de 48 horas saturado. Como

menciona (Cadena V. H., 2016): “La capacidad de campo refleja la cantidad de

humedad que tiene un suelo cuando se pierde el agua gravitacional. El agua queda

retenida en los poros capilares y es absorbida por las plantas con mayor facilidad” (pág.

40). Para el suelo de Oyacoto se ha usado un valor de 14.48, expresado con la siguiente

relación.

Ec. 4.1

Donde:

Cc = Capacidad de Campo

R = Porcentaje de Arcillas

A = Porcentaje de Arenas

L = Porcentaje de Limos

Cc 0.48 R 0.162 L 0.023 A 2.62 14.477

87

PUNTO DE MARCHITEZ

Se refiere a la pérdida del contenido de agua o humedad del suelo, a causa del

cultivo, como lo menciona (Cadena V. H., 2016): “Es el contenido de humedad en el

que la capacidad máxima de succión de la planta es igual a la tensión con que el agua es

retenida por el suelo” (pág. 41). En esas condiciones, el cultivo permanece marchito y no

puede restablecerse en un ambiente saturado de agua. En este estado el suelo permanece

casi seco o ligeramente húmedo, por lo que se obtiene el punto de marchitez para el

presente proyecto de la siguiente manera:

𝑷𝒎 = 𝟎. 𝟑𝟎𝟐𝑨𝒄 + 𝟎. 𝟏𝟎𝟐𝑳 + 𝟎. 𝟎𝟏𝟒𝟕𝑨𝒓 Ec. 4.2

Donde:

Pm = Punto de Marchitez

R = Porcentaje de Arcillas

A = Porcentaje de Arenas

L = Porcentaje de Limos

Por lo tanto,

𝑃𝑚 = (0.302)(5.30) + 0.102(51.10) + 0.0147(45.0)

𝑃𝑚 = 7.47

4.3. DISEÑO AGRONÓMICO

La comuna de Oyacoto mayoritariamente es de ascendencia indígena y de escasos

recursos económicos; por lo que, los cultivos que tienen son en su mayoría para consumo

propio. Los cultivos predominantemente son de ciclo largo o perenne, por lo que hace

que el riego por goteo sea una excelente estrategia para su desarrollo. La tabla 4.4. muestra

los cultivos que serán beneficiados por el riego por goteo y su tiempo de cultivo.

88

Tabla 4.4. Cultivos Predominantes en Oyacoto

CULTIVO ENE FEB MAR ABR MAY JUN JUL AGO SEP OCT NOV DIC

Aguacate X X X X X X X X X X X X

Cítricos X X X X X X X X X X X X

Chirimoya X X X X X X X X X X X X

Guaba X X X X X X X X X X X X

Guayaba X X X X X X X X X X X X

Nota: los valores se establecen en base a un análisis empírico de la población

En vista de los valores obtenidos, se puede señalar que los cultivos presentes en

la tabla corresponden a un periodo anual; es decir, aparecen en todo el año

4.3.1. DETERMINACIÓN DE LA EVAPOTRANSPIRACIÓN POTENCIAL

La determinación de la Evapotranspiración potencial se realiza con la ayuda del

software CROPWAT 8.0, mismo que basa sus cálculos en las publicaciones N° 33 y N°

56 de la serie de riego y drenaje de la FAO.

Los procedimientos de cálculos y resultados obtenidos por el software, se basan

tomando en cuenta la variación estacionaria del sector, es decir, toma en cuenta valores,

partiendo del estado del clima, temperatura y factores que puedes varias el

comportamiento de la planta. Es por esta razón, que se adjunta la información

hidrometeorológico en el capítulo 2.11 (DATOS METEOROLÓGICOS.

Para realizar los cálculos es indispensable proporcionar al software datos de

entrada como: temperatura mínima y máxima, humedad, velocidad del viento, insolación

o heliofanía y radiación; éstos datos fueron obtenidos de los anuarios del INAMHI en

función del año medio.

89

Tabla 4.5. Evaporación Potencial ETo

Mes Temp.

Min Temp Max Humedad Viento Insolación Rad ETo

°C °C % m/s horas MJ/m²/día mm/día

Enero 6.5 26.8 78 3.0 5.9 18.0 4.06

Febrero 7.4 26.8 79 3.2 5.0 17.1 3.99

Marzo 7.4 26.5 80 3.5 4.8 17.0 3.98

Abril 7.4 26.3 81 3.5 4.7 16.4 3.80

Mayo 7.7 26.6 79 3.6 5.5 16.6 3.91

Junio 6.1 26.7 73 3.8 6.3 17.1 4.27

Julio 5.1 26.8 69 3.6 6.4 17.5 4.45

Agosto 4.4 26.9 65 3.2 7.4 19.9 4.80

Septiembre 4.6 27.1 68 3.5 7.0 20.1 4.87

Octubre 5.6 28.0 75 4.0 5.7 18.2 4.66

Noviembre 5.0 26.8 77 4.1 5.5 17.4 4.33

Diciembre 5.7 26.9 77 3.9 6.0 17.9 4.29

Promedio 6.1 26.9 75 3.6 5.8 17.8 4.28

Nota: el valor se obtiene de los datos Hidrológicos del sitio, anexos en el documento. Con esta

información el software restituye el dato de ETo.

Como se muestra en la tabla 4.5, el mes de mayor evapotranspiración diaria es

septiembre, por lo que tomamos el valor que le corresponde como dato crítico para el

cálculo.

4.3.2. DETERMINACIÓN DE LA EVAPOTRANSPIRACIÓN DEL CULTIVO

La evapotranspiración del cultivo relaciona la evapotranspiración potencial que

en éste caso será el valor crítico (septiembre) y el coeficiente propio de cada cultivo.

𝑬𝑻 = 𝑬𝒕𝒐 ∗ 𝑲𝒄 Ec. 4.3

Donde:

ET = Evaporización Total del Cultivo

ETo = Evaporización Potencial o Inicial

Kc = Coeficiente del cultivo.

90

Tabla 4.6. Evapotranspiración de Cultivo

CULTIVO ETo Kc ET

mm/día - mm/día

Aguacate 4.87 0.70 3.41

Cítricos 4.87 0.70 3.41

Chirimoya 4.87 0.65 3.17

Guaba 4.87 0.65 3.17

Guayaba 4.87 0.65 3.17

Nota: Los valores de Kc se han tomado de la Tabla 3.4 (Coeficiente Kc de árboles frutales, pág. 52)

En el lugar se tiene una variada distribución de cultivos, por lo que no tenemos un

acertado conocimiento del área que ocupará cada cultivo; es por esto que tomaremos el

valor más alto como evapotranspiración representativa.

4.3.3. DEMANDA NETA

Para determinar la demanda neta y el caudal, se toman datos iniciales de los

cultivos. En el caso de Riego por Goteo, como lo explica (Cadena V. H., 2016), en su

texto: “…en el riego por goteo el agua se aplica solo a una parte del suelo lo que hace que

disminuya el valor de la evaporación. Al mojarse solo una parte del suelo, la parte que

permanece seca, por radiación se calienta más y este calentamiento da lugar a una mayor

emisión de calor que hace que el aire que está sobre él se caliente…”. En estas condiciones

el marco será de 6 metros por 4 metros.

En base a este dato calculamos el factor de área sombreada FAS:

𝑭𝑨𝑺 =𝝅 ∗ 𝒓𝟐


Ec. 4.4

Donde:

FAS = Factor de Área Sombreada

Al aplicar la ecuación Ec. 4.4, obtenemos un factor de área sombreada de 0.34.

En el caso de sistemas de riego por goteo la demanda neta de riego corresponde al valor

91

de evapotranspiración afectado por los coeficientes de localización, variación climática y

Advección.

𝑫𝒏 = 𝑬𝑻 ∗ 𝑲𝟏 ∗ 𝑲𝟐 ∗ 𝑲𝟑 Ec. 4.5

Donde:

Dn = Demanda Neta de Riego

ET = Evapotranspiración del Cultivo

K1 = Coeficiente corrector por localización

K2 = Coeficiente corrector por variación climática

K3 = Coeficiente por Advección

Coeficiente de localización

Una vez que calculado el valor de FAS con la

𝑭𝑨𝑺 =𝝅 ∗ 𝒓𝟐


Ec. 4.4

, encontramos el valor de K1 con una de las fórmulas expresadas en el Capítulo

(EFICIENCIA DE RIEGO),

Tabla 4.7. Valores de Coeficiente de Localización

Nro. ECUACIÓN REFERENCIA RESULTADO

1 𝐾1 = 1.35 ∗ 𝐹𝐴𝑆 Ec. 3.5 0.45

2 𝐾1 = 0.1 + 𝐹𝐴𝑆 Ec. 3.6 0.44

3 𝐾1 = 𝐹𝐴𝑆 + 0.50(1 − 𝐹𝐴𝑆) Ec. 3.7 0.67

4 𝐾1 = 𝐹𝐴𝑆 + 0.15(1 − 𝐹𝐴𝑆) Ec. 3.8 0.43

De la Tabla 4.7, se desprecia el valor de 0.67, ya que se encuentra fuera de los

limites superior e inferior, por lo tanto, se toma el valor de la mediana de los tres valores

restantes, obteniéndose un resultado igual a 0.44.

92

Coeficiente de Variación climática.

Se debe escoger un valor entre 1.15 y 1.20 dependiendo de las condiciones del

cultivo, si éste está en etapa inicial se toma el menor valor, por el contrario, si es un cultivo

que está ya en floración se debe tomar el valor más alto. En nuestro caso hemos tomado

el mayor valor, suponiendo que los cultivos están en floración y tienen mayor necesidad

hídrica.

Coeficiente de advección.

Como ya se ha mencionado, la advección es el transporte de sustancias a través

del agua. Los valores influyentes en éste coeficiente son él área del campo y el tipo de

cultivo. Ingresando en la Figura 3.2. Variación del Factor de Advección. Tomamos el

valor correspondiente a 1 hectárea de terreno y la curva de árboles frutales.

Figura 4.1. Variación del Factor de Advección.

Nota: Figura Obtenida de (Salas, 2008). http://ocwus.us.es/ingenieria-agroforestal/hidraulica-y-


1.0

93

El valor obtenido es de 1.01.

A partir de los coeficientes obtenemos la demanda neta para los cultivos

𝐷𝑛 = 3.17 ∗ 0.44 ∗ 1.20 ∗ 1.01

𝐷𝑛 = 1.83 𝑚𝑚/𝑑í𝑎

4.3.4. DEMANDA TOTAL

Para obtener la demanda total aplicamos la ecuación 3.10

𝑫𝒕 =𝑫𝒏

𝑹𝒑∗𝑪𝑼 Ec. 3.10.

Donde:

Dt = Demanda Total de Riego

Dn = Demanda Neta

Rp = Relación de Percolación

CU = Coeficiente de Uniformidad

En ésta ecuación interviene el coeficiente de percolación que está comprendido

entre 0.6 y 0.95 dependiendo del tipo de suelo. Para el caso de Oyacoto tenemos un

coeficiente de percolación de 0.8.

Además, en la ecuación 3.10 interviene el coeficiente de uniformidad que

tomamos de la tabla 3.6; el valor de éste coeficiente es de 0.8 que corresponde a pendiente

ondulada, mayor al 2%.

Reemplazando los valores antes calculados, se obtiene el valor de la demanda

total:

𝐷𝑡 =1.83

0.8 ∗ 0.8

𝐷𝑡 = 2.85𝑚𝑚/𝑑í𝑎

94

Realizamos la conversión de demanda total a Caudal:

𝑄 = 2.85 ∗10000

24 ∗ 3600

𝑄 = 0.33 𝑙

𝑠∗ 𝐻𝑎

𝑄 = 1189.13 𝑙

𝐻∗ 𝐻𝑎

4.4. PROGRAMACIÓN DE RIEGO

4.4.1. PORCENTAJE DE ÁREA A REGAR

La mínima área a regar para el desarrollo de la planta.

Tomamos el valor de la tabla 3.7 para cultivos de marco amplio que es 35%

𝑃 = 35% ∗ 6 ∗ 4

𝑃 = 8.4 𝑚2

4.4.2. ELECCIÓN DEL GOTERO

La especificación técnica de los goteros recomienda que, los goteros se sitúan

dependiendo del tipo de cultivo, así para nuestro caso, árboles frutales; por lo tanto, los

goteros elegidos en este proyecto, suministran un caudal a las plantas de 8 l/hr.

𝑞 = 8 𝑙

ℎ𝑟

4.4.3. SUPERFICIE MOJADA POR EL GOTERO

Depende grandemente de la textura del suelo, así: para la textura arenosa del suelo

de Oyacoto usamos la ecuación 3.13 para suelos arenosos.

𝒅 = 𝟎. 𝟑 + 𝟎. 𝟏𝟐𝒒 Ec. 3.13

𝑑 = 1.26𝑚

95

El área mojada es:

𝐴𝑚 = 𝜋 ∗𝑑2

4

𝐴𝑚 = 1.25𝑚2

4.4.4. NÚMERO DE GOTEROS POR PLANTA

Garantiza el riego suficiente para cada planta

𝒏 =𝒔𝒖𝒑𝒆𝒓𝒇𝒊𝒄𝒊𝒆 𝒎𝒐𝒋𝒂𝒅𝒂 𝒅𝒆 𝒍𝒂 𝒑𝒍𝒂𝒏𝒕𝒂

𝒔𝒖𝒑𝒆𝒓𝒇𝒊𝒄𝒊𝒆 𝒎𝒐𝒋𝒂𝒅𝒂 𝒑𝒐𝒓 𝒆𝒍 𝒈𝒐𝒕𝒆𝒓𝒐

Ec. 4.6

𝑛 =8.40

1.25

𝑛 = 6.74 𝑔𝑜𝑡𝑒𝑟𝑜𝑠 ≈ 7 𝑔𝑜𝑡𝑒𝑟𝑜𝑠 Aproximamos al superior:

4.4.5. TIEMPO DE RIEGO

Basados en la ecuación ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.

eterminamos el tiempo diario de riego por planta.

𝒕 =𝑫𝒕 ∗ 𝑨

𝒒 ∗ 𝒏

Ec. 4.7

𝑡 =2.85 ∗ 1.25

8 ∗ 7

𝑡 = 0.43 𝐻

4.4.6. LÁMINA DE RIEGO

La capa adicional de agua que se debe suministrar al suelo para que llegue a su

capacidad de campo.

𝑳𝒕 = 𝒒 ∗ 𝒏 ∗ 𝒕 Ec. 4.8

𝐿𝑡 = 8 ∗ 7 ∗ 0.43

𝐿𝑡 = 23.97𝑚𝑚/𝑑í𝑎

96

4.4.7. INTERVALO ENTRE RIEGOS

𝑰 =𝑳𝒕

𝑫𝒕 ∗ 𝑨

Ec. 4.9

𝐼 =23.97

2.85∗1.25

𝐼 = 6.74 𝐻𝑜𝑟𝑎𝑠/planta

97

DISEÑO HIDRÁULICO

5.1. DISEÑO DEL SISTEMA DE CONDUCCIÓN

Para hacer el diseño del sistema de conducción se debe tener en cuenta varios

aspectos:

Geomorfología

Topografía

Comportamiento del suelo

Hidrología de las fuentes de agua

Datos Pluvio-hidrológicos de la zona

Para realizar la topografía del área por dónde se trazará la línea de conducción se

contó con la ayuda del Departamento de Ingeniería Popular (DIP), con quienes se hizo el

levantamiento mediante estación total.

A partir de éste levantamiento se pudo realizar la propuesta inicial de conducción.

5.1.1. PROPUESTA

Para el diseño de la conducción se plantea recolectar agua desde 6 de las fuentes

de Chusalongo. La primera fuente tiene una línea de aguas perpendicular a la topografía,

las fuentes dos y tres se juntan en un solo ramal al que llamamos 2-3, de igual manera las

fuentes cuatro y cinco se juntan en un solo ramal al que llamamos 4-5. Por motivos

topográficos no se puede captar las aguas en el afloramiento y se decidió captar en el

cauce de los ramales. Una vez captadas las aguas de las fuentes superiores a una altura

estimada de 2100msnm se transporta el agua mediante tubería a presión hasta la sexta

fuente que se encuentra a una altura aproximada de 2080msnm. Hasta éste punto se tendrá

un caudal de 22.45l/s, a partir de éste punto se tendrá un sifón invertido que transporte el

agua hasta la margen izquierda del río Guayllabamba, éste sifón se asentará sobre un

puente.

98

5.1.2. DISEÑO HIDRÁULICO

Para iniciar el trazado del sistema de conducción se debe tener un trazado

geométrico del mismo, con la topografía tanto en planta como en perfil. Además de tener

el aforo de las fuentes para determinar el caudal que se va a captar. Para la determinación

del caudal recurrimos a los datos de la Tabla 5.1. Dónde se indica el caudal de cada fuente

en época de estiaje.

En la tabla 5.1 se indica el caudal aforado, la reserva del caudal ecológico y el

caudal con el que se diseña el sistema de conducción.

El caudal ecológico es la cantidad de agua que permanece en la fuente para no

alterar el ecosistema del lugar. Para el caso de las fuentes de Chusalongo se tiene un

caudal ecológico del 15% del caudal aforado.

Tabla 5.1. Caudales de las fuentes de Chusalongo

FUENTE

Q

Q eco

(15%Q)

Q disponible

Q – Q eco

l/s l/s l/s

1 6.015 0.902 5.113

2 14.889 2.233 12.656

3 0.5 0.075 0.425

4 1.159 0.174 0.985

5 3.850 0.578 3.273

6 20.873 3.131 17.742

TOTAL 47.286 7.093 40.193

Nota: Los valores de caudales aforados se encuentran en el Anexo 06, tomando en cuenta el aforo del

caudal menor por seguridad del sistema.

A partir de estos datos y con el trazado geométrico de la conducción, su abscisado

cada 20 metros y los perfiles topográficos de las líneas de conducción iniciamos el

cálculo.

DIÁMETRO TENTATIVO

A partir de la Ecuación 3.18 obtenemos un diámetro en función del caudal que

circulará en el sistema.

∅𝒕 = 𝟏. 𝟑𝟓√𝑸 ∗ 𝟐𝟓. 𝟒 Ec. 5.1

99

∅𝑡 = 1.35√5.11 ∗ 25.4

∅𝑡 = 77.53𝑚𝑚

Al diámetro obtenido con la ecuación empírica se le aproxima al catálogo de

tuberías comerciales, es éste caso se ha utilizado el catálogo de Plastigama, mismo que

se adjunta en el Anexo 11.

VELOCIDAD DE CIRCULACIÓN

Una vez establecido el diámetro interno de la tubería vamos a determinar la

velocidad de circulación del agua con la ecuación 3.20

𝑉 =𝑄

𝐴

𝑉 =5.11/1000

𝜋 ∗ (60

1000)2

4

𝑉 = 1.81 𝑚/𝑠

Con los valores obtenidos comparamos que la velocidad se encuentre en el rango

entre valores mínimos y máximos. Para el caso del PVC se establece una velocidad

mínima de 0.45m/s para asegurar un buen arrastre de sedimentos y una velocidad máxima

de 4m/s para evitar socavación en la tubería.

GRADIENTE HIDRÁULICA

Calculamos a partir de la ecuación de Hazen-Williams calculamos la gradiente

con la ecuación 3.22.

𝐽 = √𝑄

0.28 ∗ 𝐶 ∗ ∅𝑖2.63

0.54

𝐽 = √5.11/1000

0.28 ∗ 150 ∗ (60

1000)2.63

0.54

𝐽 = 0.05 𝑚/𝑚

100

La gradiente hidráulica representa la energía perdida a través del recorrido por

acción de la fricción.

PÉRDIDAS DE CARGA EN LA TUBERÍA

A partir de la ecuación 3.21 se determina la pérdida de energía en función de la

longitud de tubería, misma que nos servirá para determinar la cota piezométrica y la

presión dinámica.

ℎ𝑓 = 𝐽 ∗ 𝐿 Ec. 3.21

ℎ𝑓 = 0.05 ∗ 20

ℎ𝑓 = 1.01 𝑚

COTA PIEZOMÉTRICA

A partir del inicio de la línea de energía o inicio de recorrido del agua restando las

perdidas obtenemos la cota piezométrica.

𝐶𝑃 = 𝐿𝑒 − ℎ Ec. 3.27

𝐶𝑃 = 2116.788 − 1.01

𝐶𝑃 = 2115.78 𝑚𝑠𝑛𝑚

PRESIÓN DINÁMICA

La diferencia de cotas piezométrica y de terreno.

𝑃𝐷 = 𝐶𝑃 − 𝐶𝑇 Ec. 3.28

𝑃𝐷 = 2115.78 −2115.58

𝑃𝐷 = 0.20 𝑚𝑐𝑎

En función de éste valor determinamos si la presión nominal de la tubería es

correcta. Si la presión de la tubería es menor que la presión dinámica la tubería explota.

101

5.1.3. ALTERNATIVAS

Para tener un mejor criterio de las posibilidades para la conducción se han

planteado dos alternativas de las cuales se escogerá la más viable.

ALTERNATIVA 1

La primera alternativa plantea la recolección de las aguas de la fuente 1 en la cota

2117.788, a partir de aquí se conduce el agua mediante tubería PVC hasta la fuente 6 en

la cota 2070.963. Las fuentes 2-3 y 4-5 se captan cerca de la tubería principal por motivos

de topografía y se empatan mediante tee´s conectadas 45° a la tubería principal.

Los planos que se muestran en el anexo 11 indican el trazado de la línea de

conducción, la implantación del proyecto y los perfiles con sus respectivos datos

hidráulicos.

La tabla 4.1 muestra el diseño de ésta alternativa.

ALTERNATIVA 2

La segunda alternativa se basa en la propuesta inicial, pero plantea la construcción

de tanques de recolección en los cruces de tubería para así poder conectar a las tuberías

secundarias sin la restricción de conexión a 45°, además ubica las tuberías secundarias

salvando la topografía irregular y reduciendo cortes de terreno.

El anexo 11 (plano A2) muestra el trazado guía de la segunda alternativa de diseño

además del diseño hidráulico y la implantación.

En la tabla 4.2 se muestra el diseño de la segunda alternativa.

Como se puede apreciar en las tablas 4.2 y 4.3 los cortes se reducen al plantear la

alternativa de los tanques, además que al evitar la conexión a 45° se puede llevar la tubería

siguiendo la topografía del terreno lo que ayuda en la parte constructiva.

102

Tabla 5.2: Diseño Hidráulico Alternativa 1

LINEA PUNTO TRAMO

LONG CAUDAL D INT D

COMERCIAL VELOCIDAD

C

GRADIENTE PENDIENTE HF COTA CORTE

COTA COTA

PIEZOMÉTRICA

PRESIÓN

L Q CALC EXT INT V J terreno a usar J*L TERRENO TUBERÍA DINÁMICA ESTÁTICA TUBERÍA

m lt/s mm mm mm m/s % % m msnm m msnm mca mca Mpa

0 2117.788 1.500 2116.288 2116.29 0.00 0.00

PRINC 0-20 20.00 5.11 77.51 63.00 60.00 1.81 140.00 0.06 0.02% 6.02% 1.14 0.63

20 2117.784 2.700 2115.084 2115.15 0.06 1.20

PRINC 20-40 20.00 5.11 77.51 63.00 60.00 1.81 140.00 0.06 7.64% 8.39% 1.14 0.63

40 2116.256 2.850 2113.406 2114.00 0.60 2.88

PRINC 40-65.49 25.49 5.11 77.51 63.00 60.00 1.81 140.00 0.06 23.30% 23.88% 1.46 0.63

65.49 2110.318 3.000 2107.318 2112.55 5.23 8.97

0 2140.921 2.500 2138.421 2138.42 0.00 0.00

2 .-3 0-20 20.00 13.08 124.02 110.00 104.60 1.52 140.00 0.02 69.07% 70.57% 0.43 0.63

20 2127.107 2.800 2124.307 2137.99 13.68 14.11

2 .-3 20-43.87 23.87 13.08 124.02 110.00 104.60 1.52 140.00 0.02 70.34% 71.17% 0.52 0.63

43.87 2110.318 3.000 2107.318 2137.47 30.15 31.10

65.49 2110.318 3.000 2107.318 2137.47 30.15 31.10

PRINC 65.49-80 14.51 18.19 146.25 110.00 104.60 2.12 140.00 0.04 30.76% 20.43% 0.58 0.63

80 2105.854 1.500 2104.354 2136.89 32.53 11.93

PRINC 80-100 20.00 18.19 146.25 110.00 104.60 2.12 140.00 0.04 4.73% 5.24% 0.80 0.63

100 2104.907 1.600 2103.307 2136.09 32.78 12.98

PRINC 100-120 20.00 18.19 146.25 110.00 104.60 2.12 140.00 0.04 -1.86% 0.64% 0.80 0.63

120 2105.279 2.100 2103.179 2135.29 32.11 13.11

PRINC 120-140 20.00 18.19 146.25 110.00 104.60 2.12 140.00 0.04 4.49% 3.00% 0.80 0.63

140 2104.380 1.800 2102.580 2134.49 31.91 13.71

PRINC 140-165.92 25.92 18.19 146.25 110.00 104.60 2.12 140.00 0.04 22.00% 20.84% 1.04 0.63

165.92 2098.678 1.500 2097.178 2133.45 36.27 19.11

0 2108.35 2.500 2105.845 2105.85 0.00 0.00

4.-5 0-10 10.00 4.26 70.75 63.00 60.00 1.51 140.00 0.04 83.39% 73.39% 0.41 0.63

10 2100.006 1.500 2098.506 2105.44 6.93 7.34

4.-5 10-24.03 14.03 4.26 70.75 63.00 60.00 1.51 140.00 0.04 9.47% 9.47% 0.57 0.63

24.03 2098.678 1.500 2097.178 2104.87 7.69 8.67

Nota: Primer cuadro de Alternativa 1, para diseño de conducción

103

Tabla 5.2. Diseño Hidráulico Alternativa 1 (Continuación…)

LINEA PUNTO TRAMO LONG CAUDAL D INT

D

COMERCIAL VELOCIDAD

C GRADIENTE PENDIENTE HF COTA

CORTE COTA COTA

PIEZOMÉTRICA PRESIÓN

L Q CALC EXT INT V J terreno a usar J*L TERRENO TUBERÍA DINÁMICA ESTÁTICA TUBERÍA

165.92 2098.678 1.500 2097.178 2133.45 36.27 19.11

PRINC 165.92-180 14.08 22.45 162.47 110.00 104.60 2.61 140.00 0.06 -10.92% 0.80% 0.83 0.63

180 2100.216 3.150 2097.066 2132.62 35.55 19.22

PRINC 180-200 20.00 22.45 162.47 110.00 104.60 2.61 140.00 0.06 6.07% 0.82% 1.18 0.63

200 2099.001 2.100 2096.901 2131.44 34.53 19.39

PRINC 200-220 20.00 22.45 162.47 110.00 104.60 2.61 140.00 0.06 7.03% 4.03% 1.18 0.63

220 2097.596 1.500 2096.096 2130.25 34.16 20.19

PRINC 220-240 20.00 22.45 162.47 110.00 104.60 2.61 140.00 0.06 14.51% 14.51% 1.18 0.63

240 2094.693 1.500 2093.193 2129.07 35.88 23.09

PRINC 240-260 20.00 22.45 162.47 110.00 104.60 2.61 140.00 0.06 10.25% 10.25% 1.18 0.63

260 2092.644 1.500 2091.144 2127.89 36.75 25.14

PRINC 260-280 20.00 22.45 162.47 110.00 104.60 2.61 140.00 0.06 17.35% 17.35% 1.18 0.63

280 2089.174 1.500 2087.674 2126.71 39.04 28.61

PRINC 280-300 20.00 22.45 162.47 110.00 104.60 2.61 140.00 0.06 13.88% 13.88% 1.18 0.63

300 2086.398 1.500 2084.898 2125.53 40.63 31.39

PRINC 300-320 20.00 22.45 162.47 110.00 104.60 2.61 140.00 0.06 -19.63% 0.62% 1.18 0.63

320 2090.324 5.550 2084.774 2124.35 39.57 31.51

PRINC 320-340 20.00 22.45 162.47 110.00 104.60 2.61 140.00 0.06 -2.37% 0.62% 1.18 0.63

340 2090.799 6.150 2084.649 2123.17 38.52 31.64

PRINC 340-360 20.00 22.45 162.47 110.00 104.60 2.61 140.00 0.06 9.76% 0.76% 1.18 0.63

360 2088.847 4.350 2084.497 2121.98 37.49 31.79

PRINC 360-380 20.00 22.45 162.47 110.00 104.60 2.61 140.00 0.06 16.52% 12.27% 1.18 0.63

380 2085.544 3.500 2082.044 2120.80 38.76 34.24

PRINC 380-400 20.00 22.45 162.47 110.00 104.60 2.61 140.00 0.06 19.50% 19.51% 1.18 0.63

400 2081.643 3.500 2078.143 2119.62 41.48 38.15

PRINC 400-420 20.00 22.45 162.47 110.00 104.60 2.61 140.00 0.06 5.64% 5.64% 1.18 0.63

420 2080.514 3.500 2077.014 2118.44 41.43 39.27

PRINC 420-444.35 24.35 22.45 162.47 110.00 104.60 2.61 140.00 0.06 39.22% 26.90% 1.44 0.63

444.35 2070.963 0.500 2070.463 2117.00 46.54 45.83

Nota: Segundo cuadro de Alternativa 1, para diseño de conducción

104

Tabla 5.3: Diseño Hidráulico Alternativa 2

LINEA

PUNTO

TRAMO

LONGITUD CAUDAL D INT D COMERCIAL VELOCIDAD

C

GRADIENTE PENDIENTE HF COTA CORTE

COTA COTA

PIEZOMÉTRICA PRESIÓN

OBS.

L Q CALCULADO EXTERIOR INTERIOR V J terreno a usar J*L TERRENO TUBERÍA DINÁMICA ESTÁTICA TUBERÍA

m lt/s Mm mm mm m/s % % m msnm m msnm msnm mca mca Mpa

0 2117.788 1.00 2116.788 2116.79 0.00 0.00

PRINC 0-20 20.00 5.11 77.53 63.00 60.00 1.81 150.00 0.05 0.02% 6.02% 1.01 0.63

20 2117.784 2.20 2115.584 2115.78 0.20 1.20

PRINC 20-40 20.00 5.11 77.53 63.00 60.00 1.81 150.00 0.05 7.64% 6.64% 1.01 0.63

40 2116.256 2.00 2114.256 2114.78 0.52 2.53

PRINC 40-60 20.00 5.11 77.53 63.00 60.00 1.81 150.00 0.05 21.50% 17.50% 1.01 0.63

60 2111.956 1.20 2110.756 2113.77 3.01 6.03

PRINC 60-80 20.00 5.11 77.53 63.00 60.00 1.81 150.00 0.05 30.51% 27.01% 1.01 0.63

80 2105.854 0.50 2105.354 2112.76 7.41 11.43 Tanque 1

0 2119.010 2.50 2116.510 2116.51 0.00 0.00

2.-3 0-20 20.00 13.08 124.02 110.00 104.60 1.52 150.00 0.02 35.79% 30.79% 0.38 0.63

20 2111.852 1.50 2110.352 2116.13 5.78 6.16

2.-3 20-34.07 14.07 13.08 124.02 110.00 104.60 1.52 150.00 0.02 42.63% 36.23% 0.27 0.63

34.07 2105.854 0.60 2105.254 2115.86 10.60 11.26 Tanque 1

80 2105.854 1.50 2104.354 2104.35 0.00 0.00 Tanque 1

PRINC 80-100 20.00 18.19 146.26 110.00 104.60 2.12 150.00 0.04 4.73% 7.23% 0.70 0.63

100 2104.907 2.00 2102.907 2103.65 0.74 1.45

PRINC 100-120 20.00 18.19 146.26 110.00 104.60 2.12 150.00 0.04 -1.86% 1.14% 0.70 0.63

120 2105.279 2.60 2102.679 2102.95 0.27 1.67

PRINC 120-140 20.00 18.19 146.26 110.00 104.60 2.12 150.00 0.04 4.49% 5.50% 0.70 0.63

140 2104.380 2.80 2101.580 2102.24 0.66 2.77

PRINC 140-160 20.00 18.19 146.26 110.00 104.60 2.12 150.00 0.04 22.76% 18.77% 0.70 0.63

160 2099.827 2.00 2097.827 2101.54 3.71 6.53

PRINC 160-175 15.00 18.19 146.26 110.00 104.60 2.12 150.00 0.04 11.33% 1.99% 0.53 0.63

175 2098.128 0.60 2097.528 2101.01 3.48 6.83 Tanque 2

0 2108.35 2.50 2105.845 2105.85 0.00 0.00

4.-5 0-10 10.00 4.26 70.75 63.00 60.00 1.51 150.00 0.04 59.77% 44.77% 0.36 0.63

10 2102.368 1.00 2101.368 2105.49 4.12 4.48

4.-5 10-27.61 17.61 4.26 70.75 63.00 60.00 1.51 150.00 0.04 24.08% 21.24% 0.63 0.63

27.61 2098.128 0.50 2097.628 2104.86 7.23 8.22 Tanque 2

Nota: Primer cuadro de Alternativa 2, para diseño de conducción

105

Tabla 5.3. Diseño Hidráulico Alternativa 2 (Continua…)

LINEA PUNTO TRAMO LONGITUD CAUDAL D INT D COMERCIAL VELOCIDAD

C GRADIENTE PENDIENTE HF COTA

CORTE COTA COTA

PIEZOMÉTRICA

PRESIÓN

OBS. L Q CALCULADO EXTERIOR INTERIOR V J terreno a usar J*L TERRENO TUBERÍA DINÁMICA ESTÁTICA TUBERÍA

175 2098.128 1.50 2096.628 2096.63

0.00 0.00

Tanque

2

PRINC 175-200 25.00 22.45 162.47 110.00 104.60 2.61 150.00 0.05 -3.49% 6.51% 1.30 0.63

200 2099.001 4.00 2095.001 2095.33 0.33 1.63

PRINC 200-220 20.00 22.45 162.47 110.00 104.60 2.61 150.00 0.05 7.03% 6.02% 1.04 0.63

220 2097.596 3.80 2093.796 2094.29 0.49 2.83

PRINC 220-240 20.00 22.45 162.47 110.00 104.60 2.61 150.00 0.05 14.51% 5.51% 1.04 0.63

240 2094.693 2.00 2092.693 2093.25 0.56 3.93

PRINC 240-260 20.00 22.45 162.47 110.00 104.60 2.61 150.00 0.05 10.25% 10.24% 1.04 0.63

260 2092.644 2.00 2090.644 2092.21 1.56 5.98

PRINC 260-280 20.00 22.45 162.47 110.00 104.60 2.61 150.00 0.05 17.35% 17.35% 1.04 0.63

280 2089.174 2.00 2087.174 2091.17 3.99 9.45

PRINC 280-300 20.00 22.45 162.47 110.00 104.60 2.61 150.00 0.05 13.88% 13.88% 1.04 0.63

300 2086.398 2.00 2084.398 2090.13 5.73 12.23

PRINC 300-320 20.00 22.45 162.47 110.00 104.60 2.61 150.00 0.05 -19.63% 0.62% 1.04 0.63

320 2090.324 6.05 2084.274 2089.09 4.81 12.35

PRINC 320-340 20.00 22.45 162.47 110.00 104.60 2.61 150.00 0.05 -2.37% 0.62% 1.04 0.63

340 2090.799 6.65 2084.149 2088.05 3.90 12.48

PRINC 340-360 20.00 22.45 162.47 110.00 104.60 2.61 150.00 0.05 9.76% 1.01% 1.04 0.63

360 2088.847 4.90 2083.947 2087.01 3.06 12.68

PRINC 360-380 20.00 22.45 162.47 110.00 104.60 2.61 150.00 0.05 16.52% 9.52% 1.04 0.63

380 2085.544 3.50 2082.044 2085.97 3.93 14.58

PRINC 380-400 20.00 22.45 162.47 110.00 104.60 2.61 150.00 0.05 19.50% 15.51% 1.04 0.63

400 2081.643 2.70 2078.943 2084.93 5.99 17.69

PRINC 400-420 20.00 22.45 162.47 110.00 104.60 2.61 150.00 0.05 5.64% 2.14% 1.04 0.63

420 2080.514 2.00 2078.514 2083.89 5.38 18.11

PRINC 420-444.35 24.35 22.45 162.47 110.00 104.60 2.61 150.00 0.05 39.22% 33.06% 1.27 0.63

444.35

2070.963 0.50 2070.463 2082.62 12.16 26.17

Tanque

3

Nota: Segundo cuadro de Alternativa 2, para diseño de conducción

106

5.2. DISEÑO SIFÓN INVERTIDO

Un sifón invertido es un acueducto que se sirve de la presión del agua para

conducirla a través de una depresión topográfica.

El cálculo de un sifón invertido no es más que una línea de conducción en la que

se prioriza las pérdidas localizadas sobre las pérdidas de longitud por la cantidad de

accesorios que intervienen en el mismo.

Antes de empezar el diseño hidráulico se debe tener en cuenta el tipo de sifón, si

es sifón grande o sifón pequeño. Para ésta determinación se tiene la siguiente ecuación:

𝐿

∅≥ 500 Sifón grande

𝐿

∅≤ 500 Sifón pequeño

Dónde:

L: Longitud total del sifón

Φ: Diámetro de la tubería

345

0.16= 2156.25 Sifón Grande

A continuación, se detalla el cálculo de las pérdidas hidráulicas del sifón invertido

hasta el punto más alto al que puede llegar el agua en la margen izquierda del río

Guayllabamba.

5.2.1. PÉRDIDAS POR FRICCIÓN

A partir de la gradiente hidráulica con la ecuación 3.21 se calculan las pérdidas

por fricción o también llamadas pérdidas por longitud

ℎ𝑓 = 𝐽 ∗ 𝐿 Ec. 3.21

ℎ𝑓 = 0.04 ∗ 20

ℎ𝑓 = 0.82 𝑚

107

PÉRDIDA DE CARGA EN ENTRADA Y SALIDA

ℎ𝑒 =𝑘𝑒∗𝑉2

2𝑔 Ec. 4.1

Dónde:

he: Pérdida de carga a la entrada o salida

ke: Coeficiente de abocinamiento (0.23 redondeado)

V: Velocidad de circulación del agua

g: Aceleración de la gravedad

ℎ𝑒 =0.23 ∗ 2.582

2 ∗ 9.81

ℎ𝑒 = 0.08𝑚

PÉRDIDA DE CARGA POR CAMBIO DE DIRECCIÓN

ℎ𝑐 = 𝐾𝑐 ∗ √∆

90∗

𝑉2

2𝑔 Ec. 4.2

hc: Pérdida de carga por cambio de dirección

kc: Coeficiente de cambio de dirección (0.25 giro común)

Δ: Cambio de dirección (ángulo)



ℎ𝑐 = 0.25 ∗ √0.04

90∗

2.582

2∗9.81

ℎ𝑐 = 0.002𝑚

PÉRDIDA DE CARGA POR ACCESORIOS

ℎ𝑎 =𝑘𝑎∗𝑉2

2𝑔 Ec. 4.3

108

Dónde:

ha: Pérdida de carga por accesorios

ka: Coeficiente de pérdida por accesorios (tabla 3.9)



ℎ𝑎 =2.15 ∗ 2.582

2 ∗ 9.81

ℎ𝑎 = 0.73𝑚

PÉRDIDAS TOTALES

La consideración del total de pérdidas se hace con la sumatoria de las pérdidas en

todos los tramos.

ℎ𝑡 = ℎ𝑓 + ℎ𝑒 + ℎ𝑐 + ℎ𝑎 Ec. 4.4

ℎ𝑡 = 1.00 + 0.000 + 0.000 + 0.73

ℎ𝑡 = 1.73 𝑚

El diseño del sifón en sí se calcula de la misma manera que una línea de conducción, la

diferencia es que se tiene mayor cantidad de pérdidas.

La tabla 5.4 muestra el cálculo del sifón invertido

109

Tabla 5.4: Diseño Hidráulico Sifón Invertido

ke= 0.23

ligeramente

redondeado

kc= 0.25 giro común

PUNTO

TRAMO

LONG CAUDAL D INT D

COMERCIAL VELOC

C

GRADIENTE

PENDIENTE

PÉRDIDAS

COTA

CORTE

COTA

TUBERÍA

COTA

PIEZOMÉTRICA

PRESIÓN

DINÁMICA

PRESIÓN

ESTÁTICA

PRESIÓN

DE

TUBERÍA

LONG ENTRA/

SALE

CAMBIO DE

DIRECCIÓN

ACCESORIOS

L Q CALC EXT INT V J terreno a usar J*L ke*V^2/2*g kc*(Δ/90)^1/2*V^2/2*g ka*V^2/2*g hf+he+hc+ha

TERRENO

m lt/s mm mm mm m/s - - % % hf he Δ (Δ/90°)^1/2 hc tipo ka ha

mca mca Mpa

0 2070.963 2.50 2068.46 2068.46 0.00 0.00

0-20 20.00 40.19 217.39 160.00 140.80 2.58 150.00 0.04 0.82% 5.81% 0.72 0.08 0.00 0.00 0.000 - 0.00 0.80 0.63

20 2070.800 3.50 2067.30 2067.67 0.37 1.16

20-40 20.00 40.19 217.39 160.00 140.80 2.58 150.00 0.04D 9.90% 9.90% 0.72 0.00 0.04 0.02 0.002 - 0.00 0.72 0.63

40 2068.820 3.50 2065.32 2066.95 1.63 3.14

40-60 20.00 40.19 217.39 160.00 140.80 2.58 150.00 0.04 18.65% 18.65% 0.72 0.00 0.09 0.03 0.003 - 0.00 0.72 0.63

60 2065.090 3.50 2061.59 2066.22 4.63 6.87

60-80 20.00 40.19 217.39 160.00 140.80 2.58 150.00 0.04 9.45% 6.95% 0.72 0.00 0.12 0.04 0.003 - 0.00 0.72 0.63

80 2063.200 3.00 2060.20 2065.50 5.30 8.26

80-100 20.00 40.19 217.39 160.00 140.80 2.58 150.00 0.04 5.00% 2.50% 0.72 0.00 0.04 0.02 0.002 - 0.00 0.72 0.63

100 2062.200 2.50 2059.70 2064.78 5.08 8.76

100-120 20.00 40.19 217.39 160.00 140.80 2.58 150.00 0.04 46.35% 43.85% 0.72 0.00 0.39 0.07 0.006 - 0.00 0.72 0.63

120 2052.930 2.00 2050.93 2064.06 13.13 17.53

120-140 20.00 40.19 217.39 160.00 140.80 2.58 150.00 0.04 19.65% 19.65% 0.72 0.00 0.24 0.05 0.004 - 0.00 0.72 0.63

140 2049.000 2.00 2047.00 2063.33 16.33 21.46

140-160 20.00 40.19 217.39 160.00 140.80 2.58 150.00 0.04 92.60% 90.10% 0.72 0.00 0.61 0.08 0.007 - 0.00 0.73 0.63

160 2030.480 1.50 2028.98 2062.61 33.63 39.48

160-

182.193 22.19 40.19 217.39 160.00 140.80 2.58 150.00 0.04 109.73% 102.97% 0.80 0.00 0.13 0.04 0.003 - 0.00 0.80

0.63

182.19 2006.127 0.00 2006.13 2061.81 55.68 62.34

INICIO

PASO

110

182.193-

200 17.81 40.19 217.39 160.00 140.80 2.58 150.00 0.04 62.15% 1.77% 1.00 0.00 0.79 0.09 0.008 - 0.00 1.01

0.63

200 1995.060 -10.75 2005.81 2060.80 54.99 62.65

200-220 20.00 40.19 217.39 160.00 140.80 2.58 150.00 0.04 -7.35% 1.77% 1.00 0.00 0.00 0.00 0.000 purga 2.15 0.73 1.73 0.63

220 1996.530 -8.93 2005.46 2059.07 53.61 63.01

220-

246.984 26.98 40.19 217.39 160.00 140.80 2.58 150.00 0.04 -31.39% 1.69% 0.97 0.00 0.00 0.00 0.000 - 0.00 0.97

0.63

246.984 2005.000 0.00 2005.00 2058.10 53.10 63.46 FIN PASO

246.984-

260 13.02 40.19 217.39 160.00 140.80 2.58 150.00 0.04 -24.97% -5.76% 0.47 0.00 0.07 0.03 0.002 - 0.00 0.47

0.63

260 2008.250 2.50 2005.75 2057.63 51.88 62.71

260-280 20.00 40.19 217.39 160.00 140.80 2.58 150.00 0.04 -14.35% -11.85% 0.72 0.00 0.06 0.03 0.002 - 0.00 0.72 0.63

280.00 2011.120 3.00 2008.12 2056.91 48.79 60.34

280-300 20.00 40.19 217.39 160.00 140.80 2.58 150.00 0.04 -24.30% -21.80% 0.72 0.00 0.10 0.03 0.003 - 0.00 0.72 0.63

300 2015.980 3.50 2012.48 2056.18 43.70 55.98

300-320 20.00 40.19 217.39 160.00 140.80 2.58 150.00 0.04 -67.20% -64.70% 0.72 0.00 0.41 0.07 0.006 - 0.00 0.72 0.63

320 2029.420 4.00 2025.42 2055.46 30.04 43.04

320-340 20.00 40.19 217.39 160.00 140.80 2.58 150.00 0.04 -98.55% -96.05% 0.72 0.00 0.30 0.06 0.005 - 0.00 0.72 0.63

340 2049.130 4.50 2044.63 2054.73 10.10 23.83

340-345 5.00 40.19 217.39 160.00 140.80 2.58 150.00 0.04 -92.60% -

162.60% 0.18 0.08 0.59 0.08 0.007 - 0.00 0.26

0.63

345 2053.760 1.00 2052.76 2054.47 1.71 15.70

Nota: Diseño hidráulico del Sifón Invertido

111

5.3. DISEÑO DEL SISTEMA DE IMPULSIÓN Y BOMBEO

Como se establece en el capítulo 3.6.6 se establece el cálculo de los parámetros

iniciales de bombeo. Para el diseño de la estación de bombeo, es necesario considerar

parámetros que sean capaces de modificar la estructura del diseño planteado, en este caso

tenemos la longitud de conducción, el desnivel geométrico, el tipo de material de la

impulsión y el alimentador eléctrico para el sistema. Cada factor es necesario tomar en

cuenta en este diseño ya que son condicionantes principales que afectarán al desarrollo

óptimo del abastecimiento.

Gráfico 5.1. Esquema General de Línea de Impulsión

Nota: El gráfico representa el esquema general de la línea de impulsión para el sistema propuesto en el

proyecto

112

5.3.1. DATOS DEL SISTEMA

Se plantean los siguientes datos, de acuerdo al perfil adjunto en el Anexo Nro. 11

(Planos de Diseño)

𝑄𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 = 40.16𝑙

𝑠

𝐿𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑚𝑎 = 1073.14𝑚

𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 380.42𝑚

En vista que el sistema presenta un desnivel bastante considerable, se plantea la

solución de bombeo en dos etapas, colocando la primera estación al final del sifón

invertido y la segunda estación a media altura. Por lo tanto, se define nuevos parámetros

de bombeo:

5.3.2. DATOS PARA EL SISTEMA DE BOMBEO N° 01:

∆𝐻1 =𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙

2= 190.21𝑚

𝐿1 = 519.11𝑚

5.3.3. DATOS PARA EL SISTEMA DE BOMBEO N° 02:

∆𝐻2 = ∆𝐻1 = 190.21𝑚

𝐿2 = 666.55𝑚

5.3.4. DISEÑO DE TUBERÍA PARA LA RED DE IMPULSIÓN

Una vez detallado cada una de las características estimadas para el diseño de la

estación de bombeo, debemos tener en cuenta el caudal base a circular en el sistema. Para

la estimación del caudal, se consideran los aforos realizados en época de estiaje adjuntos

en el anexo 6.1, las obras de implementación y la etapa de operación para la estación de

113

bombeo. En el diseño de la impulsión se debe tomar en cuenta este caudal, considerado

como caudal medio diario, además del número de horas de arranque en el día.

HORAS DE BOMBEO

Para considerar un rendimiento operativo eficiente y un desarrollo económico del

sistema, es conveniente adoptar un tiempo de bombeo de 8 horas diarias, asignados en el

horario más conveniente de riego. En situaciones extremas se determina un periodo no

mayor a 12 horas de bombeo.

𝑁𝑏𝑜𝑚𝑏𝑒𝑜 = 8ℎ𝑟

Donde:

Nbombeo = Número de horas para bombeo

DATOS DE LA CONDUCCIÓN

En un sistema de agua potable, se considera el caudal medio diario como el

componente principal en el abastecimiento de agua para bombeo, en este caso se

considera el caudal de aforo en las vertientes como caudal de impulsión; ya que, es

necesario llevar todo el caudal para satisfacer la demanda de riego.


𝑠

𝑄𝑚𝑎𝑥𝑑 = 𝑄𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛

𝑄𝑚𝑎𝑥𝑑 = 144.576𝑚3

ℎ𝑟

ESTIMACIÓN DEL CAUDAL DE BOMBEO

Por lo tanto, en base a las consideraciones antes mencionada, y tomando en cuenta

que el diseño presenta un almacenamiento posterior a la estación de bombeo, el cálculo

se debe realizar en función del caudal máximo diario y el número de horas de bombeo.

114

En consideración de operación y mantenimiento se plantea colocar en cada estación 3

bombas de impulsión vertical. Se determina con la ecuación:

𝑸𝒃𝒐𝒎𝒃𝒆𝒐 = 𝑸𝒎𝒂𝒙𝒅

𝑵𝒃𝒐𝒎𝒃𝒆𝒐

𝟐𝟒𝒉𝒓

Ec. 5.2

𝑄𝑏𝑜𝑚𝑏𝑒𝑜 = 0.013𝑚3

𝑠

𝑄𝑏𝑜𝑚𝑏𝑒𝑜 = 48.192𝑚3

ℎ𝑟

Además, se consideran otros aspectos importantes como son, la longitud de

impulsión y la altura real geométrica (desnivel a salvar) del sistema de bombeo N° 01.

𝐿1 = 519.11𝑚

𝐴𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎𝑔𝑒𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 = ∆𝐻1 = 190.21𝑚

ESTIMACIÓN DEL DIÁMETRO ÓPTIMO DE LA LÍNEA DE

IMPULSIÓN

Un procedimiento para la selección del diámetro es usando la fórmula de Bresser

para un bombeo discontinuo. Por lo tanto, se obtiene:

𝐷𝑖𝑛𝑡 = 0.5873 (𝑁𝑏𝑜𝑚𝑏𝑒𝑜

24ℎ𝑟)

0.25

. (𝑄𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛)0.5

Donde:

Dint = diámetro interior de la tubería en m.

N bombeo = número de horas de bombeo.

Q bombeo = caudal de bombeo.

115

Entonces:

𝐷𝑖𝑛𝑡 = 1.3 (𝑁𝑏𝑜𝑚𝑏𝑒𝑜

24ℎ𝑟)

0.25

. (𝑄𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛)0.5

𝐷𝑖𝑛𝑡 = 1.3 (8ℎ

24ℎ)

0.25

. (40.16)0.5

𝐷𝑖𝑛𝑡 = 0.198𝑚

𝐷𝑖𝑛𝑡 = 200𝑚𝑚

El diámetro interior asumido para una tubería es de 200 mm de acero de carbono

para soportar presiones altas. La rugosidad se encuentra alrededor de k= 0.0024mm.

5.3.5. DISEÑO DE ESTACIÓN DE BOMBEO INICIAL

Con el diámetro calculado anteriormente, se mantiene para los dos sistemas ya

que es necesario mantener un caudal constante de 40.16 l/s durante el sistema.

Gráfico 5.2. Esquema General distribución de Bombeo

Nota: El esquema presente se encuentra detallado en los planos Anexos al proyecto.

116

PÉRDIDAS DE CARGA POR FRICCIÓN

Las pérdidas de carga, determinadas en la impulsión se determinan usando la

fórmula de Darcy-Weisback descrita en la fundamentación teórica del capítulo anterior.

Para el cálculo necesitamos información adicional, como es longitud de tubería y

coeficiente de rugosidad para tubería de acero igual a 0.0024mm.

Considerando una temperatura de agua, 20°C se tiene:

𝜐 = 497 . 10−6

(𝑇 + 42.5)1.5= 1.006 . 10−6

𝑚2

𝑠

Donde:

𝜐 = Viscosidad Cinemática expresada en m2/s

T = Temperatura (20° C)

𝜐 = 1.006 . 10−6𝑚2

𝑠

𝜐 = 4 . 40.16

(0.2)2 . 𝜋= 2

𝑚

𝑠

𝜐 = 4 . 𝑄𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛

𝐷𝑖𝑛𝑡2 . 𝜋

= 2𝑚

𝑠

La velocidad obtenida es mayor a 0.6m/s y menor a 2m/s, como lo estipula (Choy

Béjar, 2015): “… la velocidad entre 0.6m/s y 2m/s se encuentran dentro del rango de

velocidades permisibles para criterios de diseño”. (pág. 2). Se obtiene el número de

Reynolds

𝑅𝑒 = 𝑉 . 𝐷𝑖𝑛𝑡

𝜐= 317677.063

Donde:

υ = Viscosidad Cinemática

V = Velocidad

Dint = Diámetro Interior

117

Re < 2000 laminar

Re = 2000-4000 crítico

Re > 4000 turbulento

𝜆 = 0.25

(𝑙𝑜𝑔 (5.1286𝑅𝑒0,89 +

𝑘3.7 . 𝐷𝑖𝑛𝑡

))

2 = 0.014

Donde:

λ = Coeficiente de fricción de Darcy.

Re = Numero de Reynolds.

k = Rugosidad de tubería

Dint = Diámetro interior

Este sistema tiene una longitud de tubería medida en planos según la topografía

obtenida en terreno igual a:

𝐿1 = 519.11𝑚

La misma que recorre el caudal hasta llegar a la estación de bombeo N° 2 o

secundaria.

ℎ𝑓 =8 . 𝜆 . 𝐿1

𝜋2 . 𝑔 . 𝐷𝑖𝑛𝑡5 ∗ (𝑄𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛)2

ℎ𝑓 =8 . 0.014 .519.11

𝜋2 . 𝑔 . (0.2)5∗ (40.16)2

ℎ𝑓 = 9.532 𝑚

PERDIDAS POR ACCESORIOS

Como se puede analizar, en la estructura del sistema de bombeo presentamos

accesorios específicos, ya sea por seguridad de bombeo como por impulsión de flujo hasta

el tanque superior. Al considerar las perdidas locales detallamos los accesorios

necesarios. Para el cálculo de las perdidas localizadas utilizamos la ecuación general de

perdidas, detallado en el capítulo 3.6.6 del presente documento.

118

PERDIDAS POR ACCESORIOS EN SUCCIÓN

Se consideran a todos los accesorios colocados en antes de la bomba de impulsión,

se detalla los siguientes en el cuadro anexo.

Tabla 5.5. Lista de los accesorios en la etapa de succión

TRAMO SUCCIÓN

TIPO Nº K

Válvula de pie 1 0.800

Codo 90º 1 1.000

Entrada línea succión 1 1.000

TOTAL ACCESORIOS 3 2.800

Nota: los valores de los coeficientes están resueltas de las ecuaciones determinadas en el capitulo

ℎ𝑓𝑆 = 2.8 .𝑉2

2𝑔

ℎ𝑓𝑆 = 0.57𝑚

CARGA NETA DE SUCCIÓN POSITIVA (NPSH)

Consideramos los siguientes parámetros:

𝑁𝑆𝑃𝐻𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜 = 3,65𝑚 Valor obtenido del fabricante de bomba

Es necesario establecer de antemano ciertos datos necesarios, con el fin de

comprar el nivel de carga neta disponible:

Tabla 5.6. Valores de Presión Atmosférica

Altura sobre el nivel del mar Presión Atmosférica (Pa)

m ft m Pa

2250 7381 7.75 11.02

2500 8202 7.57 10.68

2750 9022 7.28 10.35

Nota: tabla 1. Disminución de la presión atmosférica de la pág. 10 (Centro Panamericano de Ingeniería

Sanitaria y Ciencias del Ambiente., 2005)

2500 − 2250

7.57 − 7.75=

2446.56 − 2250

𝐻𝑎𝑡𝑚 − 7.75𝑟𝑒𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑟, 𝐻𝑎𝑡𝑚 → 7.6084768

119

𝐻𝑎𝑡𝑚 = 7.61 𝑚

Tabla 5.7. Presión de Vapor de Agua

TEMPERATURA Peso

específico Presión de vapor

°C °F kg/dm3 M Absc. PSI Absc

0 32 0.9998 0.062 0.088

5 41 1 0.089 0.127

10 50 0.9996 0.125 0.1781

15 59 0.999 0.174 0.247

20 68 0.9982 0.238 0.338

25 77 0.997 0.323 0.459

30 86 0.9955 0.432 0.614

Nota: Valores obtenidos de la Tabla 2. Presión de vapor del agua, pág. 11 (Centro Panamericano de

Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente., 2005).

Para un valor de temperatura igual a:

T = 20°

𝐻𝑣𝑎𝑝 = 0.238 𝑚

ℎ𝑠 = 3 𝑚 Valor considerado desde el nivel bajo de succión hasta el eje de la

bomba.

∆𝐻𝑠 = ℎ𝑓𝑠 = 0.57𝑚

Con los valores obtenidos, calculamos el valor de NSPH con la ecuación Ec. 3.39

Por lo tanto:

𝑁𝑆𝑃𝐻𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑙𝑒 = 3.802𝑚

𝑁𝑆𝑃𝐻𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑙𝑒 > 𝑁𝑆𝑃𝐻𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑟𝑖𝑑𝑜 = 𝐶𝑢𝑚𝑝𝑙𝑒

SISTEMA BOMBA

Por lo tanto, no se produce cavitación o incorporación de aire en la tubería de

succión. Este proceso se mantiene en las dos estaciones de bombeo ya que las bombas

son de las mismas características, tomando en cuenta el proceso de succión.

120

PERDIDAS POR ACCESORIOS EN IMPULSIÓN

Asignamos según la tabla valores para los accesorios requeridos:

Tabla 5.8. Valores de ka para Accesorios en Impulsión

Accesorios ka

3 válvulas de compuerta 0.15

1 válvula de aire 0.5

1 codo de 58.50° 0.2

1 codo de 69.10° 0.2

2 codos de 90° 0.2

válvula check 2.5

Σ 3.75

Nota: los valores de ka se obtienen de los fabricantes y formulas desarrolladas en laboratorio

Obtenemos las perdidas en el sistema de bombeo N° 1:

ℎ𝑓𝑙 = 3.75 .𝑉2

2𝑔= 0.763𝑚

ℎ𝑓𝑙 = 0.763𝑚

ALTURA DINÁMICA TOTAL. (ADT1)

Se considera ADT, como la altura que deberá vencer la diferencia de nivel entre

el pozo del reservorio, más las pérdidas de carga en todo el trayecto (perdidas de carga y

pérdidas locales) y adicionarle la presión de llegada, se determina con la siguiente

ecuación:

𝑯𝒔 = 𝒉𝒔 + 𝒉𝒇𝒔 Ec. 5.3

𝐻𝑠𝑙 = 4𝑚 + ℎ𝑓𝑠 = 4.57𝑚

𝐻𝑑𝑙 = 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎𝑔𝑒𝑜𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 = 190.21𝑚

𝑯𝒈𝟏 = 𝑯𝒔𝒍 + 𝑯𝒅𝒍 Ec. 5.4

𝐻𝑔𝑙 = 194.78𝑚

121

Adicional se obtiene:

𝑃𝑆 = 2𝑚

𝐻𝑓𝑙𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐻𝑓 + 𝐻𝑓𝑙 = 10.294𝑚


𝐴𝐷𝑇𝑙 = 207.074𝑚

Figura 5.1. Esquema de bombeo

Nota: Se presenta un esquema general de la impulsión considerado en la obtención de la altura dinámica

total.

CÁLCULO DE LA POTENCIA DE LA ESTACIÓN DE BOMBEO

INICIAL

Se llama así a la energía entregada por la bomba al sistema, considerando los

siguientes parámetros.

𝐴𝐷𝑇𝑙 = 207.074𝑚


𝑠

Se considera así a la energía entregada al motor considerando que la eficiencia

que se considera para la instalación es del 83%:

𝜂𝑚 = 83% (eficiencia del sistema)

122

Por lo tanto, la eficiencia del sistema en conjunto bomba-motor queda expresada

de la siguiente manera:

𝜂𝑏 = 98% (eficiencia de bomba)

𝛾𝑒𝑠𝑝 = 9800 𝑁

𝑚3

𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙 =𝛾𝑒𝑠𝑝 . 𝐴𝐷𝑇𝑙 . 𝑄𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛

𝜂𝑏 . 𝜂𝑚

𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙 =1000 .207.074 . 40.16

0.83.0.98

𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑙 = 100.194 𝑘𝑊 = 134.362 ℎ𝑝

5.3.6. DISEÑO DE LA ESTACIÓN DE BOMBEO SECUNDARIA

Como se describe anteriormente se mantienen un diámetro de impulsión igual a

𝐷𝑖𝑛𝑡 = 160𝑚𝑚. Por lo tanto, analizamos las perdidas por fricción del sistema secundario.

PERDIDAS POR FRICCIÓN SISTEMA N° 02

Se toma un recorrido de impulsión igual a la longitud siguiente:

𝐿2 = 666.55𝑚

Por lo tanto, por Darcy-Weisback obtenemos las perdidas por longitud,

manteniendo la velocidad antes calculada.

ℎ𝑓 =8 . 𝜆 . 𝐿2

𝜋2 . 𝑔 . 𝐷𝑖𝑛𝑡5 ∗ 𝑄𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛

2

ℎ𝑓 =8 . 𝜆 . 666.55

𝜋2 . 𝑔 . (0.200)5∗ (40.16)2

ℎ𝑓 = 12.239 𝑚

123

PERDIDAS POR ACCESORIOS EN SUCCIÓN

En base a que el sistema se desarrolla de manera similar en las dos estaciones se

obtiene un valor de pérdidas por succión similar a la estación inicial.

ℎ𝑠2 = ℎ𝑓2 = 0.57𝑚

𝐻𝑠2 = 4𝑚 + ℎ𝑠2 = 4.57𝑚

Tabla 5.9. Perdidas de Carga Por Succión sistema Nro. 02

TRAMO SUCCIÓN

TIPO Nº K

Válvula de pie 1 0.800

Codo 90º 1 1.000

Entrada línea succión 1 1.000

TOTAL ACCESORIOS 3 2.800

Nota: En este caso, el sistema de succión es idéntico al sistema inicial por lo que se adjunta los mismos

valores

PERDIDAS POR ACCESORIOS EN IMPULSIÓN

Las pérdidas por impulsión se detallan a continuación en el siguiente cuadro de

desarrollo:

∆𝐻2 = 190.21𝑚

Tabla 5.10. Pérdidas por accesorios de Impulsión

Accesorios ka

3 válvulas de compuerta 0.15

1 válvula de aire 0.5

2 codos de 90° 0.2

válvula check 0.85

1 codo de 58.50° 0.2

1 codo de 69.10° 0.2

2 codo de 58.50° 0.2

2 codo de 69.10° 0.2

3 codo de 58.50° 0.2

3 codo de 69.10° 0.2

Σ 2.9

Nota: En este caso, el sistema de succión es idéntico al sistema inicial por lo que se adjunta los mismos

valores

124

ℎ𝑓2 = 2.9 .𝑉2

2𝑔= 0.59𝑚

ℎ𝑓2 = 0.59𝑚

ALTURA DINÁMICA TOTAL. (ADT2)

Se considera ADT, como la altura que deberá vencer la diferencia de nivel entre

el pozo del reservorio, más las pérdidas de carga en todo el trayecto (perdidas de carga y

pérdidas locales) y adicionarle la presión de llegada.

𝑯𝒈 = 𝑯𝒔 + 𝑯𝒅 Ec. 5.6


Por lo tanto, en base a lo expuesto anteriormente, se obtiene que:

𝐻𝑠2 = 4.57𝑚

𝐻𝑑2 = 190.21𝑚

𝐻𝑔2 = 𝐻𝑠2 + 𝐻𝑑2

𝐻𝑔2 = 4.57 + 190.21

𝐻𝑔2 = 194.78𝑚

Adicional se obtiene:

𝑃𝑆 = 2𝑚

𝐻𝑓2𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐻𝑓 + 𝐻𝑓2 = 12.829𝑚

Donde:

Hf = Perdidas por accesorio en Succión

125

Hf2= Perdidas por accesorios en Impulsión

𝐴𝐷𝑇2 = 𝐻𝑔2 + 𝐻𝑓2𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 + 𝑃𝑆

𝐴𝐷𝑇2 = 194.98 + 12.829 + 2

𝐴𝐷𝑇2 = 209.608𝑚

CÁLCULO DE LA POTENCIA DE LA ESTACIÓN DE BOMBEO

SECUNDARIA

En los parámetros para el segundo sistema de bombeo se tiene los siguientes datos

iniciales de cálculo:

𝐴𝐷𝑇2 = 209.608𝑚, 𝑄𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛 = 40.16𝑙

𝑠

Se considera así a la energía entregada al motor considerando que la eficiencia

que se considera para la instalación es del 83%. Por lo tanto, la eficiencia del sistema en

conjunto bomba-motor queda expresada de la siguiente manera:

𝜂𝑚 = 83%, 𝜂𝑏 = 98%

𝛾𝑒𝑠𝑝 = 9800 𝑁

𝑚3

𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎2 =𝛾𝑒𝑠𝑝 . 𝐴𝐷𝑇2 . 𝑄𝑐𝑜𝑛𝑑𝑢𝑐𝑐𝑖ó𝑛

𝜂𝑏 . 𝜂𝑚

𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎2 = 101.42 𝑘𝑊

𝑷𝒐𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂𝟐 = 𝟏𝟑𝟔. 𝟎𝟎𝟕 𝒉𝒑

5.3.7. DATOS RESULTANTES

En el siguiente cuadro se adjunta los valores obtenidos anteriormente, con el fin

de proporcionar una información más breve.

126

Tabla 5.11. Tabla de Resultados Sistema de Bombeo

DATOS DEL

SISTEMA

UNIDAD ESTACIÓN DE

BOMBEO Nro. 01

ESTACIÓN DE

BOMBEO Nro. 02

Perdidas por

Longitud

m 9.532 12.239

Perdidas Succión m 4.57 4.57

NSPH s/u Cumple Cumple

Longitud de

Impulsión

m 519.11 666.55

Φ impulsión mm 200 200

ΔH m 194.78 190.21

ADT m 207.074 209.608

Potencia

kW 100.194 101.42

hp 134.362 136.007

Costo hora $/kWh 0.04 0.04

N horas bombeo H 8 8

Potencia Mensual kWh/mes 24 046.56 24 340,80

Costo Total $/mes 961.86 973.63

TOTAL = 1 935.492

Nota: Los valores se recopilan del cálculo antes detallados.

5.4. CÀLCULO DEL GOLPE DE ARITE.

Cuando nos referimos a Golpe de Ariete, como lo menciona (Oliveras, 2015):

“…es una oscilación que se produce en el fluido interior de una conducción a presión la

cual provoca en su interior sobrepresiones y depresiones...”, por lo tanto, el golpe de ariete

se considera una incremento de presión en tuberías.

Para la obtención de sobrepresiones es necesario obtener previamente los datos

generales del sistema.

𝐷𝑖𝑛𝑡 = 200𝑚𝑚

𝐸𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟 = 8.18𝑚𝑚

Con los datos anteriores, se determina el módulo de elasticidad de acuerdo al tipo

de material, de manera referencial se adjunta una tabla con los valores referenciales:

127

Tabla 5.12. Valores de módulo de elasticidad de acuerdo al material

MATERIAL Ԑ

(kg/m2)

Fundición 1.70E+10

Acero 2.10E+10

Hormigón 3.00E+09

PVC-U 3.00E+08

PE 1.00E+08

PRFV 2.00E+09

Nota: los valores de referencia adjuntados en la tabla se obtuvieron de (Oliveras, 2015)

En este caso la tubería seleccionada es de acero sin costura cédula 40, por temas

de presiones excesivas. Por lo que el valor determinante es igual a:

ε = 2.1x1010𝑘𝑔

𝑚2

Con el módulo obtenido, se determina el valor del coeficiente de elasticidad, con

la expresión siguiente:

𝑘𝑚 =1010

𝜀

𝑲𝒎 =𝟏𝟎𝟏𝟎

𝟐.𝟏𝒙𝟏𝟎𝟏𝟎 = 𝟎. 𝟒𝟕𝟔 Ec. 5.8

5.4.1. CALCULO DE LA CELERIDAD.

Cuando nos referimos a la celeridad, no referimos a la velocidad de propagación

de onda, es decir la velocidad con la que liquido golpea la parte interna de la tubería, se

obtiene con la siguiente expresión:

𝑎 =9900

√48.3 + 𝐾𝑚 ∗𝐷𝑖𝑛𝑡

𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑜𝑟

𝑎 =9900

√48.3 + 0.476 ∗2008.18

= 1.279𝑥103𝑚

𝑠

128

5.4.2. CALCULO DEL PERIODO DEL SISTEMA DE BOMBEO

Al considerar el periodo debido al efecto de onda producido en la tubería, también

consideramos el inverso proporcional de la frecuencia, es decir que si el tiempo de periodo

aumenta la frecuencia de expansión o retracción de esfuerzos disminuye. Por lo tanto,

tenemos:

𝑻𝒑 =𝟐 ∗ 𝑳

𝒂

Ec. 5.9

Donde:

Tp, 1, 2 = Tiempo de periodo.

L, 1, 2, = Longitud de impulsión.

a = Celeridad (m/s)

Tabla 5.13. Calculo del Periodo en los sistemas de Bombeo

ESTACIÒN DE BOMBEO Nro. 01 ESTACIÒN DE BOMBEO Nro. 02

L1 = 519.11m L2 = 666.55m

𝑇𝑝1 =2 ∗ 𝐿1

𝑎=

2 ∗ 519.11

1.279 ∗ 103

𝑇𝑝1 = 0.812𝑠

𝑇𝑝2 =2 ∗ 𝐿2

𝑎=

2 ∗ 666.55

1.279 ∗ 103

𝑇𝑝1 = 1.042𝑠

Nota: Se obtiene valores de acuerdo a la longitud de impulsión.

5.4.3. TIEMPO DE PARADA DEL AGUA.

Nos referimos con el tiempo de parada, al tiempo que tarda la transición de

velocidad desde el cierre hasta la supresión del caudal. Se calcula con la siguiente

expresión:

𝑻 = 𝑪 +𝑲∗𝑳∗𝑽

𝒈∗𝑯𝒎 Ec. 5.10

Donde:

T = Tiempo de Parada

C, K = coeficientes experimentales.

g = gravedad

129

Hm = Perdida estática.

Para obtener los valores experimentales de K y C, según (Oliveras, 2015): “El

coeficiente K representa la inercia del equipo de bombeo, en función de la cinética del

agua, en el instante del corte de energía,

Tabla 5.15.4. Valores de K

k L

(m)

2 < 500

1.75 = 500

1.5 500 < L < 1500

1.25 = 1500

1 > 1500

Nota: Son valores experimentales en función de la longitud.

Para los valores de C también, (Oliveras, 2015), define: “El coeficiente C suple el

efecto de otras energías en el cálculo (como la de descompresión del agua, por ejemplo)

y que influyen en instalaciones de pendientes bajas. En función de la pendiente hidráulica

de la instalación”. Por lo tanto:

Tabla 5.15.5. Valores de Coeficiente

i C

< 20% 1

= 25% 0.8

= 30% 0.6

= 40% 0.4

> 50% 0

Nota: Valores experimentales de C para la pendiente establecida

Reemplazamos los valores en la expresión anterior:

Tabla 5.16. Calculo de Tiempo de Parada


V = 1.278𝑚

𝑠 V = 1.278

𝑚

𝑠

130

Hm1=ΔH1=190,21m

𝐻𝑚1

𝐿1∗ 100 = 36.64%

g = 9.81 m/s2

C1 = 0.4

K1 = 1.75

Hm2=ΔH2=190,21m

𝐻𝑚2

𝐿2∗ 100 = 28.53%

g = 9.81 m/s2

C2 = 0.6

K2 = 1.5

𝑇 = 𝐶1 +𝐾1 ∗ 𝐿1 ∗ 𝑉

𝑔 ∗ 𝐻𝑚1

𝑇1 = 1.022𝑠

𝑇 = 𝐶2 +𝐾2 ∗ 𝐿2 ∗ 𝑉

𝑔 ∗ 𝐻𝑚2

𝑇2 = 1.285𝑠

Nota: Según la expresión anterior.

5.4.4. LONGITUD CRITICA DE LA INSTALACIÒN.

En base al tiempo de parada y la celeridad se obtiene la longitud crítica, siendo

esta la longitud donde puede presentarse afectaciones considerables en el sistema. Se

puede obtener en base a la siguiente relación:

𝑳𝒄 =𝒂 ∗ 𝑻

𝟐

Ec. 5.11

Donde:

Lc = Longitud Crítica.

a = Celeridad


Tabla 5.15.6. Calculo de la longitud critica


L1 = 519.11 L2 = 666.55m

𝐿𝑐1 =𝑎 ∗ 𝑇1

2 𝐿𝑐2 =

𝑎 ∗ 𝑇2

2

131

𝑙𝑐1 = 653.569 𝑚 𝑙𝑐2 = 821.757𝑚

Nota: se puede obtener la longitud crítica solo con tiempos de parada y celeridad

5.4.5. OBTENSIÒN DE LA SOBREPRESIÒN.

En base a todos los datos calculados anteriormente, se debe hace una comparación

relativa entre la longitud y la longitud critica para determinar la longitud de la impulsión

y el tiempo de cierre de las válvulas. Por lo que se plantea el uso de la ecuación en base

a la siguiente relación.:

Tabla 5.15.7. Distintas Fórmulas para el Cálculo de la Sobre Presión

CONDICIÒN FÒRMULA

Si,

L < Lc => Impulsión Corta

𝑇 > 𝑇𝑝 => Cierre Lento

𝛥𝐻𝑠𝑝 = 2 ∗ 𝐿 ∗ 𝑉

𝑔 ∗ 𝑇

Donde:

L = Longitud de la Tubería

V = Velocidad de Tubería

g = gravedad (m/s2)


Si,

L > Lc => Impulsión Larga

𝑇 < 𝑇𝑝 => Cierre Rápido

𝛥𝐻𝑠𝑝 = 𝑎 ∗ 𝑉

𝑔

Donde:

a = Celeridad

V = Velocidad de Tubería

g = gravedad (m/s2)

Nota: La fórmula Inicial corresponde a Michaud y la siguiente corresponde a Allevi

Según las expresiones antes mencionadas, obtenemos los siguientes resultados:

Tabla 5.15.8. Calculo de Sobre Presiones en Tubería de Impulsión


L1 < Lc1 (Impulsión Corta) L1 < Lc1 (Impulsión Corta)

132

T1 < Tp1 (Cierre Lento) T1 < Tp1 (Cierre Lento)

𝛥𝐻𝑠𝑝1 =2 ∗ 𝐿1 ∗ 𝑉

𝑔 ∗ 𝑇1

𝛥𝐻𝑠𝑝1 = 132.343 𝑚

𝛥𝐻𝑠𝑝2 =2 ∗ 𝐿2 ∗ 𝑉

𝑔 ∗ 𝑇2

𝛥𝐻𝑠𝑝1 = 135.152 𝑚

Nota: En base a las condiciones establecidas las dos estaciones cumplen con la ecuación de Michaud.

5.5. DISEÑO DEL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN

Se ha diseñado la red de tal manera que los ramales sean circuitos abiertos como

se puede apreciar en el anexo 11 (trazado de la distribución).

La definición de las áreas de cobertura de los nudos de riego se ha hecho de la

manera más proporcionada posible.

Con lo dicho se establece que el diseño del sistema de distribución se realizará

mediante los mismos parámetros que la línea de conducción.

En la tabla 5.20 se muestra el diseño de la distribución del sistema por ramales.

133

Tabla 5.20: Diseño Hidráulico Red de Distribución

RED LINEA NUDO LONG ÁREA CAUDAL D INT

D

COMERCIAL VELOCIDAD

C GRAD PENDIENTE HF COTA

CORTE COTA

COTA PIEZOM PRESIÓN

OBS. L A RETIENE PASA CALC EXT INT V J terreno a usar J*L TERRENO TUBERÍA DINÁMICA ESTÁTICA TUBERÍA

m hA lt/s lt/s mm mm mm m/s msnm m msnm msnm mca mca Mpa

0 37.47 2445.000 1.00 2444.000 2444.00 0.00 0.00 1.25

R1 PRINC 1 30 30.00 0.00 0.00 37.47 209.90 160.00 144.80 2.28 150.00 0.03 0.23% 1.57% 0.83 2444.930 1.40 2443.530 2443.17 -0.36 0.47 1.25

R1 PRINC 1 130 100.00 0.72 0.24 37.23 209.23 160.00 144.80 2.26 150.00 0.03 21.42% 21.42% 2.72 2423.510 1.40 2422.110 2440.45 18.34 21.89 1.25

R1 PRINC 1 350 220.00 1.25 0.41 36.82 208.07 160.00 144.80 2.24 150.00 0.03 13.98% 13.98% 5.87 2392.750 1.40 2391.350 2434.59 43.24 52.65 1.25

R1 PRINC 1 440 90.00 2.02 0.67 36.15 206.17 160.00 144.80 2.20 150.00 0.03 9.07% 9.07% 2.32 2384.590 1.40 2383.187 2432.27 49.08 60.81 1.25

R1 PRINC 1 502.54 62.54 0.00 0.00 36.15 206.17 160.00 144.80 2.20 150.00 0.03 16.41% 16.40% 1.61 2374.330 1.40 2372.930 2430.65 57.72 71.07 1.25 separador de caudales RED S2

R1 SEC 2 0 2.00 50.00 45.20 2374.330 1.40 2372.930 2430.65 57.72 71.07 1.25

R1 SEC 2 390 390.00 1.25 0.41 1.59 43.20 50.00 45.20 0.99 150.00 0.02 2.51% 2.49% 8.93 2364.530 1.30 2363.230 2421.72 58.49 80.77 1.25

R1 SEC 2 620 230.00 2.66 0.88 0.71 28.86 50.00 45.20 0.44 150.00 0.01 7.63% 7.63% 1.18 2346.980 1.30 2345.680 2420.54 74.86 98.32 1.25

R1 SEC 2 710 90.00 2.16 0.71 0.00 28.96 50.00 45.20 0.44 150.00 0.01 -3.87% -3.87% 0.47 2350.460 1.30 2349.160 2420.07 70.91 94.84 1.25

R1 PRINC 1 502.54 34.15 -0.83 140.00 126.60 2374.330 1.40 2372.930 2430.65 57.72 71.07 1.25

R1 PRINC 1 564.4 61.86 0.00 0.00 11.84 117.99 140.00 126.60 0.94 150.00 0.01 -27.51% 11.07% 0.39 2367.480 1.40 2366.080 2430.27 64.19 77.92 1.25 separador de caudales RED P2

R1 PRINC 1 950 385.60 2.47 0.82 11.02 113.85 140.00 126.60 0.88 150.00 0.01 11.52% 11.52% 2.12 2323.050 1.40 2321.650 2428.15 106.50 122.35 1.25

R1 PRINC 1 1150 200.00 2.39 0.79 10.23 109.70 140.00 126.60 0.81 150.00 0.00 3.35% 3.34% 0.96 2316.360 1.40 2314.960 2427.19 112.23 129.04 1.25

R1 PRINC 1 1550 400.00 0.29 0.10 10.14 109.19 140.00 126.60 0.81 150.00 0.00 -0.10% -0.07% 0.00 2316.750 1.50 2315.250 2427.19 111.94 128.75 1.25

R1 PRINC 1 1750 200.00 0.53 0.18 9.96 108.24 140.00 126.60 0.79 150.00 0.00 -0.92% -0.92% 0.00 2318.595 1.50 2317.095 2427.19 110.09 126.91 1.25

R1 PRINC 1 1900 150.00 1.34 0.44 9.52 105.81 140.00 126.60 0.76 150.00 0.00 -4.02% -4.02% 0.00 2324.620 1.50 2323.120 2427.18 104.06 120.88 1.25

R1 PRINC 1 2000 100.00 1.50 0.50 9.03 103.02 140.00 126.60 0.72 150.00 0.00 -1.86% -1.96% 0.38 2326.480 1.40 2325.080 2426.80 101.72 118.92 1.25

R1 PRINC 1 2050 50.00 0.25 0.08 8.94 102.55 140.00 126.60 0.71 150.00 0.00 -0.02% -0.02% 0.19 2326.490 1.40 2325.090 2426.62 101.53 118.91 1.25

R1 PRINC 1 2450 400.00 1.31 0.43 8.51 100.03 140.00 126.60 0.68 150.00 0.00 -2.13% -2.13% 0.01 2335.000 1.40 2333.600 2426.61 93.01 110.40 1.25

R1 PRINC 1 2550 100.00 0.73 0.24 8.27 98.61 140.00 126.60 0.66 150.00 0.00 -6.03% -6.03% 0.00 2341.030 1.40 2339.630 2426.61 86.98 104.37 1.25

R1 PRINC 1 2621.79 71.79 0.00 0.00 8.27 98.61 140.00 126.60 0.66 150.00 0.00 -7.61% -7.61% 0.23 2346.490 1.40 2345.090 2426.38 81.29 98.91 1.25 separador de caudales red 14

Nota: En la tabla adjunta se resume el cálculo de la Red de Distribución, Elaborado por: Enríquez, M. & Gudiño, M.

134

Tabla 5.9. Diseño Hidráulico de Red de Distribución (Continua…)


D

COMERCIAL VELOCIDAD


CORTE COTA




R1 SEC 14 0 2.36 50.00 45.20 2346.490 1.40 2345.090 2426.38 81.29 98.91 1.25

R1 SEC 14 50 50.00 0.59 0.19 2.17 50.46 50.00 45.20 1.35 150.00 0.04 3.76% 3.56% 2.04 2344.610 1.30 2343.310 2424.34 81.03 100.69 1.25

R1 SEC 14 150 100.00 0.98 0.32 1.84 46.53 50.00 45.20 1.15 150.00 0.03 5.34% 5.34% 3.02 2339.270 1.30 2337.970 2421.33 83.36 106.03 1.25

R1 SEC 14 250 100.00 1.46 0.48 1.36 39.98 50.00 45.20 0.85 150.00 0.02 3.92% 3.92% 1.72 2335.350 1.30 2334.050 2419.61 85.56 109.95 1.25

R1 SEC 14 353.44 103.44 0.00 0.00 1.36 39.98 50.00 45.20 0.85 150.00 0.02 0.44% 0.44% 1.78 2334.890 1.30 2333.590 2417.83 84.24 110.41 1.25 separador de caudales red 17

R1 SEC 17 0 0.28 25.00 22.40 2334.890 1.30 2333.590 2417.83 84.24 110.41 1.25

R1 SEC 17 100 100.00 0.31 0.10 0.18 14.45 25.00 22.40 0.45 150.00 0.01 3.78% 3.78% 1.21 2331.110 1.30 2329.810 2416.62 86.81 114.19 1.25

R1 SEC 17 150 50.00 0.55 0.18 0.00 14.62 25.00 22.40 0.46 150.00 0.01 2.22% 2.22% 0.63 2330.000 1.30 2328.700 2415.99 87.29 115.30 1.25

R1 SEC 14 250 1.08 50.00 45.20 2334.890 1.30 2333.590 2417.83 84.24 110.41 1.25

R1 SEC 14 500 250.00 1.59 0.53 0.55 25.52 50.00 45.20 0.35 150.00 0.00 -0.04% 0.00% 0.82 2335.000 1.40 2333.600 2417.02 83.42 110.40 1.25

R1 SEC 14 600 100.00 1.69 0.56 0.00 25.62 50.00 45.20 0.35 150.00 0.00 -0.94% -0.94% 0.33 2335.940 1.40 2334.540 2416.69 82.15 109.46 1.25

R1 PRINC 1 2621.79 5.91 140.00 126.60 2346.490 1.40 2345.090 2426.38 81.29 98.91 1.25

R1 PRINC 1 2850 228.21 1.76 0.58 5.33 79.15 140.00 126.60 0.42 150.00 0.00 -10.30% -10.30% 0.33 2370.000 1.40 2368.600 2426.05 57.45 75.40 1.25

R1 PRINC 1 2900 50.00 1.51 0.50 4.83 75.36 140.00 126.60 0.38 150.00 0.00 0.00% 0.00% 0.06 2370.000 1.40 2368.600 2425.99 57.39 75.40 1.25

R1 PRINC 1 2970 70.00 1.07 0.35 4.48 72.55 140.00 126.60 0.36 150.00 0.00 -0.11% -0.11% 0.00 2370.080 1.40 2368.680 2425.99 57.31 75.32 1.25

R1 PRINC 1 2981.94 11.94 0.00 0.00 4.48 72.55 140.00 126.60 0.36 150.00 0.00 0.59% 0.59% 0.01 2370.010 1.40 2368.610 2425.98 57.37 75.39 1.25 separador de caudales red 15

R1 SEC 15 0 0.92 50.00 47.40 2370.010 1.40 2368.610 2425.98 57.37 75.39 1.00

R1 SEC 15 50 50.00 0.57 0.19 0.73 29.33 50.00 47.40 0.41 150.00 0.00 0.66% 0.66% 0.22 2369.680 1.40 2368.280 2425.76 57.48 75.72 1.00

R1 SEC 15 160 110.00 2.23 0.74 0.00 29.43 50.00 47.40 0.42 150.00 0.00 2.07% 2.07% 0.48 2367.400 1.40 2366.003 2425.28 59.28 78.00 1.00

R1 PRINC 1 2981.94 3.56 110.00 99.60 2370.010 1.40 2368.610 2425.98 57.37 75.39 1.25


R1 SEC 16 0 1.19 63.00 57.00 2370.530 1.400 2369.130 2425.90 56.77 74.87 1.25

R1 SEC 16 36.03 36.03 0.00 0.00 1.19 37.41 63.00 57.00 0.47 150.00 0.00 20.93% 20.93% 0.16 2362.990 1.40 2361.590 2425.75 64.16 82.41 1.25 separador de caudales red 19


135



D

COMERCIAL VELOCIDAD


CORTE COTA




R1 SEC 19 0 0.32 25.00 22.40 2362.990 1.40 2361.590 2425.75 64.16 82.41 1.25

R1 SEC 19 100 100.00 0.32 0.11 0.21 15.87 25.00 22.40 0.54 150.00 0.02 15.30% 15.30% 1.72 2347.690 1.40 2346.290 2424.03 77.74 97.71 1.25

R1 SEC 19 260 160.00 0.64 0.21 0.00 15.77 25.00 22.40 0.54 150.00 0.02 5.84% 5.84% 2.68 2338.340 1.40 2336.940 2421.36 84.42 107.06 1.25

R1 SEC 16 36.03 0.87 25.00 22.40 2362.990 1.40 2361.590 2425.75 64.16 82.41 1.25

R1 SEC 16 200 163.97 0.94 0.31 0.56 25.65 25.00 22.40 1.42 150.00 0.10 0.36% 0.36% 16.64 2362.400 1.40 2361.000 2409.11 48.11 83.00 1.25

R1 SEC 16 250 50.00 0.50 0.17 0.39 21.53 25.00 22.40 1.00 150.00 0.05 0.88% 0.88% 2.65 2361.960 1.40 2360.560 2406.46 45.90 83.44 1.25

R1 SEC 16 300 50.00 0.25 0.08 0.31 19.15 25.00 22.40 0.79 150.00 0.00 -2.56% -2.56% 0.15 2363.240 1.40 2361.840 2406.31 44.47 82.16 1.25

R1 SEC 16 500 200.00 0.95 0.31 0.00 19.21 25.00 22.40 0.80 150.00 0.03 10.92% 10.91% 6.95 2341.410 1.40 2340.010 2399.36 59.35 103.99 1.25

R1 PRINC 1 3017.01 2.37 63.00 57.00 2370.530 1.400 2369.130 2425.90 56.77 74.87 1.25

R1 PRINC 1 3050 32.99 1.01 0.33 2.03 48.88 63.00 57.00 0.80 150.00 0.01 -4.43% -4.43% 0.39 2371.990 1.40 2370.590 2425.52 54.93 73.41 1.25


R1 SEC 20 0 0.16 25.00 22.40 2380.000 1.40 2378.600 2424.33 45.73 65.40 1.25

R1 SEC 20 80 80.00 0.48 0.16 0.00 13.65 25.00 22.40 0.40 150.00 0.01 1.18% 1.18% 0.79 2379.060 1.40 2377.660 2423.54 45.88 66.34 1.25

R1 PRINC 1 3151.77 1.87 63.00 57.00 2380.000 1.40 2378.600 2424.33 45.73 65.40 1.25

R1 PRINC 1 3200 48.23 1.69 0.56 1.31 39.31 63.00 57.00 0.51 150.00 0.01 -8.17% -8.17% 0.25 2383.940 1.40 2382.540 2424.08 41.54 61.46 1.25

R1 PRINC 1 3250 50.00 0.43 0.14 1.17 37.12 63.00 57.00 0.46 150.00 0.00 -4.88% -4.88% 0.21 2386.380 1.40 2384.980 2423.87 38.89 59.02 1.25

R1 PRINC 1 3293.26 43.26 0.00 0.00 1.17 37.12 63.00 57.00 0.46 150.00 0.00 -2.31% -2.31% 0.18 2387.380 1.40 2385.980 2423.68 37.70 58.02 1.25 separador de caudales red P1.1

R1 P1.1 0 0.47 25.00 22.40 2387.380 1.40 2385.980 2423.68 37.70 58.02 1.25

R1 P1.1 100 100.00 0.45 0.15 0.32 19.44 25.00 22.40 0.82 150.00 0.04 3.91% 3.91% 3.63 2383.470 1.40 2382.070 2420.05 37.98 61.93 1.25

R1 P1.1 250 150.00 0.56 0.18 0.14 12.66 25.00 22.40 0.35 150.00 0.01 7.62% 7.62% 1.11 2372.040 1.40 2370.640 2418.93 48.29 73.36 1.25

R1 P1.1 400 150.00 0.41 0.14 0.00 12.62 25.00 22.40 0.34 150.00 0.01 -5.31% -5.31% 1.10 2380.000 1.40 2378.600 2417.83 39.23 65.40 1.25 separador de caudales red P1.1

R1 PRINC 1 3293.26 0.70 50.00 47.40 2387.380 1.400 2385.980 2423.68 37.70 58.02 1.25

R1 PRINC 1 3380 86.74 0.50 0.17 0.54 25.13 50.00 47.40 0.30 150.00 0.00 -7.19% -7.19% 0.21 2393.620 1.40 2392.220 2423.47 31.25 51.78 1.25

R1 PRINC 1 3500 120.00 1.62 0.54 0.00 25.08 50.00 47.40 0.30 150.00 0.00 0.56% 0.56% 0.29 2392.945 1.40 2391.545 2423.18 31.64 52.45 1.25


136



D

COMERCIAL VELOCIDAD


CORTE COTA




0 0.85 25.00 22.40 2445.000 1.00 2444.000 2444.00 0.00 0.00 1.25

R2 SEC 1 30 30.00 0.97 0.32 0.53 24.95 25.00 22.40 1.34 150.00 0.09 10.53% 11.87% 2.75 2441.840 1.40 2440.440 2441.25 0.81 3.56 1.25

R2 SEC 1 90 60.00 0.73 0.24 0.29 18.42 25.00 22.40 0.73 150.00 0.03 3.77% 3.77% 1.79 2439.580 1.40 2438.180 2439.47 1.29 5.82 1.25

R2 SEC 1 180 90.00 0.87 0.29 0.00 18.38 25.00 22.40 0.73 150.00 0.03 5.52% 5.52% 2.66 2434.610 1.40 2433.210 2436.81 3.60 10.79 1.25

R3 PRINC 2 0.00 22.31 140.00 126.60 2367.480 1.400 2366.080 2430.265 64.19 77.92 1.25

R3 PRINC 2 210 210.00 2.45 0.81 21.50 159.01 140.00 126.60 1.71 150.00 0.02 -12.45% -12.45% 3.98 2393.620 1.40 2392.220 2426.29 34.07 51.78 1.25

R3 PRINC 2 420 210.00 0.00 0.00 21.50 159.01 140.00 126.60 1.71 150.00 0.00 0.32% 0.32% 0.00 2392.945 1.40 2391.545 2426.29 34.74 52.45 1.25 separador de caudales RED S3

R3 SEC 3 0 10.54 90.00 81.40 2392.945 1.40 2391.545 2426.29 34.74 52.45 1.25

R3 SEC 3 90 90.00 2.27 0.75 9.79 107.29 90.00 81.40 1.88 150.00 0.04 31.57% 31.57% 3.41 2364.530 1.40 2363.130 2422.87 59.74 80.87 1.25

R3 SEC 3 240 150.00 0.91 0.30 9.49 105.63 90.00 81.40 1.82 150.00 0.04 11.70% 11.70% 5.37 2346.980 1.40 2345.580 2417.50 71.92 98.42 1.25

R4 SEC 3 630 390.00 0.18 0.06 9.43 105.30 90.00 81.40 1.81 150.00 0.04 -0.26% -0.26% 13.80 2347.980 1.40 2346.580 2403.71 57.13 97.42 1.25

R5 SEC 3 750 120.00 1.77 0.58 8.85 101.98 90.00 81.40 1.70 150.00 0.03 -0.83% -0.83% 3.77 2348.980 1.40 2347.580 2399.94 52.36 96.42 1.25

R6 SEC 3 870 120.00 0.72 0.24 8.61 16.72 90.00 81.40 1.65 150.00 0.00 -0.83% -0.83% 0.00 2349.980 1.40 2348.580 2399.93 51.35 95.42 1.25

R7 SEC 3 889.22 19.22 0.00 0.00 8.61 100.60 90.00 81.40 1.65 150.00 0.00 -5.20% -5.20% 0.00 2350.980 1.40 2349.580 2399.93 50.35 94.42 1.25 separador de caudales RED S7

R3 SEC 7 0 2.25 40.00 36.20 2350.980 1.40 2349.580 2399.93 50.35 94.42 1.25

R3 SEC 7 120 120.00 1.73 0.57 1.68 44.43 40.00 36.20 1.63 150.00 0.07 11.54% 11.54% 8.99 2337.130 1.40 2335.730 2390.94 55.21 108.27 1.25

R3 SEC 7 240 120.00 2.00 0.66 1.02 34.60 40.00 36.20 0.99 150.00 0.03 -1.50% -1.50% 3.56 2338.930 1.40 2337.530 2387.38 49.85 106.47 1.25

R4 SEC 7 300 60.00 1.44 0.48 0.54 25.25 40.00 36.20 0.53 150.00 0.01 0.98% 0.98% 0.55 2338.340 1.40 2336.940 2386.82 49.88 107.06 1.25

R5 SEC 7 450 150.00 0.41 0.14 0.41 21.87 40.00 36.20 0.40 150.00 0.01 -0.42% -0.42% 0.81 2338.970 1.40 2337.570 2386.01 48.44 106.43 1.25

R6 SEC 7 540 90.00 1.23 0.41 0.00 21.86 40.00 36.20 0.39 150.00 0.01 1.46% 1.46% 0.49 2337.660 1.40 2336.260 2385.52 49.26 107.74 1.25


137



D

COMERCIAL VELOCIDAD


CORTE COTA




R3 SEC 3 889.22 6.36 90.00 81.40 2350.980 1.400 2349.580 2399.931 50.35 94.42 1.25

R3 SEC 3 930 40.78 0.76 0.25 6.11 84.74 90.00 81.40 1.17 150.00 0.02 51.01% 51.01% 0.65 2330.180 1.40 2328.780 2399.29 70.51 115.22 1.25

R3 SEC 3 990 60.00 0.76 0.25 5.86 82.98 90.00 81.40 1.13 150.00 0.01 -0.63% -0.63% 0.88 2330.560 1.40 2329.160 2398.41 69.25 114.84 1.25

R3 SEC 3 1090 100.00 2.94 0.97 4.88 75.78 90.00 81.40 0.94 150.00 0.01 -2.87% -2.87% 1.05 2333.430 1.40 2332.030 2397.36 65.33 111.97 1.25

R3 SEC 3 1210 120.00 1.29 0.43 4.46 72.40 90.00 81.40 0.86 150.00 0.01 -10.98% -10.98% 1.06 2346.610 1.40 2345.210 2396.30 51.09 98.79 1.25

R3 SEC 3 1300 90.00 2.72 0.90 3.56 32.50 90.00 81.40 0.68 150.00 0.00 3.12% 3.12% 0.04 2343.800 1.40 2342.400 2396.26 53.86 101.60 1.25

R3 SEC 3 1420 120.00 2.10 0.69 2.87 28.56 90.00 81.40 0.55 151.00 0.00 1.11% 1.11% 0.03 2342.470 1.40 2341.070 2396.23 55.16 102.93 1.25

R3 SEC 3 1480 60.00 1.21 0.40 2.47 21.68 90.00 81.40 0.47 152.00 0.00 -1.47% -1.47% 0.01 2343.350 1.40 2341.950 2396.22 54.27 102.05 1.25

R3 SEC 3 1528.32 48.32 0.00 0.00 2.47 0.00 90.00 81.40 0.47 153.00 0.00 0.81% 0.81% 0.14 2342.960 1.40 2341.560 2396.08 54.52 102.44 1.25 separador de caudales RED S9

R3 SEC 9 0 1.07 40.00 36.20 2342.960 1.40 2341.560 2396.082 54.52 102.44 1.25

R3 SEC 9 120 120.00 0.34 0.11 0.96 33.56 40.00 36.20 0.93 150.00 0.03 1.73% 1.73% 3.18 2340.890 1.40 2339.490 2392.90 53.41 104.51 1.25

R3 SEC 9 270 150.00 0.69 0.23 0.73 29.29 40.00 36.20 0.71 150.00 0.02 -5.52% -5.52% 2.40 2349.170 1.40 2347.770 2390.50 42.73 96.23 1.25

R3 SEC 9 330 60.00 0.68 0.22 0.51 24.37 40.00 36.20 0.49 150.00 0.01 -1.75% -1.75% 0.49 2350.220 1.40 2348.820 2390.01 41.19 95.18 1.25

R3 SEC 9 390 60.00 0.28 0.09 0.41 22.03 40.00 36.20 0.40 150.00 0.01 0.62% 0.62% 0.33 2349.850 1.40 2348.450 2389.68 41.23 95.55 1.25

R3 SEC 9 450 60.00 1.26 0.42 0.00 22.12 40.00 36.20 0.40 150.00 0.01 5.37% 5.37% 0.34 2346.630 1.40 2345.230 2389.34 44.11 98.77 1.25

R3 SEC 3 1528.32 1.40 40.00 36.20 2342.960 1.400 2341.560 2396.082 54.52 102.44 1.25

R3 SEC 3 1623.47 95.15 0.00 0.00 1.40 40.53 40.00 36.20 1.36 150.00 0.05 2.18% 2.18% 5.07 2340.890 1.40 2339.490 2391.01 51.52 104.51 1.25 UNE A LA RED S10

R3 SEC 10 0 1.40 40.00 36.20 2340.890 1.40 2339.490 2391.010 51.52 104.51 1.25

R3 SEC 10 90 90.00 0.24 0.08 1.32 39.36 40.00 36.20 1.28 150.00 0.05 0.87% 0.87% 4.31 2340.110 1.40 2338.710 2386.70 47.99 105.29 1.25

R3 SEC 10 270 180.00 0.13 0.04 1.27 38.71 40.00 36.20 1.24 150.00 0.04 -1.40% -1.40% 8.10 2342.630 1.40 2341.230 2378.60 37.37 102.77 1.25

R3 SEC 10 390 120.00 1.75 0.58 0.70 28.62 40.00 36.20 0.68 150.00 0.01 -6.94% -6.94% 1.76 2350.960 1.40 2349.560 2376.84 27.28 94.44 1.25

R3 SEC 10 432.78 42.78 0.00 0.00 0.70 28.62 40.00 36.20 0.68 150.00 0.01 -5.03% -5.03% 0.63 2353.110 1.40 2351.710 2376.21 24.50 92.29 1.25 separador de caudales RED S11


138



D

COMERCIAL VELOCIDAD


CORTE COTA




R3 SEC 11 0 0.44 40.00 36.20 2353.110 1.40 2351.710 2376.212 24.50 92.29 1.25

R3 SEC 11 180 180.00 1.32 0.44 0.00 2.01 40.00 36.20 0.42 150.00 0.01 7.22% 7.22% 1.11 2340.110 1.40 2338.710 2375.10 36.39 105.29 1.25

R3 SEC 10 432.78 0.26 25.00 22.40 2353.110 1.40 2351.710 2376.212 24.50 92.29 1.25

R3 SEC 10 580 147.22 0.79 0.26 0.00 17.52 25.00 22.40 0.66 150.00 0.02 -5.25% -5.25% 3.64 2360.840 1.40 2359.440 2372.57 13.13 84.56 1.25

R3 PRINC 2 420 10.96 140.00 126.60 2392.945 1.40 2391.545 2426.29 34.74 52.45 1.25

R3 PRINC 2 510 90.00 1.07 0.35 10.61 111.69 140.00 126.60 0.84 150.00 0.01 73.68% 73.68% 0.46 2326.630 1.40 2325.230 2425.83 100.60 118.77 1.25

R3 PRINC 2 600 90.00 1.33 0.44 10.17 109.35 140.00 126.60 0.81 150.00 0.00 -5.20% -5.20% 0.43 2331.310 1.40 2329.910 2425.40 95.49 114.09 1.25

R3 PRINC 2 810 210.00 3.20 1.06 9.11 103.51 140.00 126.60 0.72 150.00 0.00 -0.96% -0.96% 0.81 2333.320 1.40 2331.920 2424.59 92.67 112.08 1.25

R3 PRINC 2 928.89 118.89 0.00 0.00 9.11 103.51 140.00 126.60 0.72 150.00 0.00 -3.40% -3.40% 0.46 2337.360 1.40 2335.960 2424.13 88.17 108.04 1.25 separador de caudales RED S4

R3 SEC 4 0 2.02 50.00 45.20 2337.360 1.40 2335.960 2424.13 88.17 108.04 1.25

R3 SEC 4 120 120.00 0.55 0.18 1.84 46.49 50.00 45.20 1.15 150.00 0.03 -3.48% -3.48% 3.61 2341.530 1.40 2340.130 2420.52 80.39 103.87 1.25

R3 SEC 4 360 240.00 1.49 0.49 1.35 39.79 50.00 45.20 0.84 150.00 0.02 -1.42% -1.42% 4.05 2344.950 1.40 2343.550 2416.47 72.92 100.45 1.25

R3 SEC 4 630 270.00 1.90 0.63 0.72 29.07 50.00 45.20 0.45 150.00 0.01 -1.19% -1.19% 1.43 2348.160 1.40 2346.760 2415.04 68.28 97.24 1.25

R3 SEC 4 840 210.00 2.18 0.72 0.00 29.10 50.00 45.20 0.45 150.00 0.01 0.19% 0.19% 1.11 2347.770 1.40 2346.370 2413.93 67.56 97.63 1.25

R3 PRINC 2 928.89 7.09 140.00 126.60 2337.360 1.40 2335.960 2424.13 88.17 108.04 1.25

R3 PRINC 2 960 31.11 1.42 0.47 6.62 88.25 140.00 126.60 0.53 150.00 0.00 -5.14% -5.14% 0.07 2338.960 1.40 2337.560 2424.06 86.50 106.44 1.25

R3 PRINC 2 1020 60.00 1.66 0.55 6.08 84.52 140.00 126.60 0.48 150.00 0.00 -4.02% -4.02% 0.11 2341.370 1.40 2339.970 2423.95 83.98 104.03 1.25

R3 PRINC 2 1110 90.00 1.02 0.34 5.74 82.15 140.00 126.60 0.46 150.00 0.00 -4.52% -4.52% 0.15 2345.440 1.40 2344.040 2423.81 79.77 99.96 1.25

R3 PRINC 2 1200 90.00 1.90 0.63 5.11 77.52 140.00 126.60 0.41 150.00 0.00 -1.78% -1.78% 0.12 2347.040 1.40 2345.640 2423.69 78.05 98.36 1.25

R3 PRINC 2 1260 60.00 1.26 0.42 4.70 74.30 140.00 126.60 0.37 150.00 0.00 -5.45% -5.45% 0.07 2350.310 1.40 2348.910 2423.62 74.71 95.09 1.25

R3 PRINC 2 1272.85 12.85 0.00 0.00 4.70 74.30 140.00 126.60 0.37 150.00 0.00 -2.10% -2.10% 0.01 2350.580 1.40 2349.180 2423.60 74.42 94.82 1.25 separador de caudal RED S6

R3 SEC 6 0 0.34 25.00 22.40 2338.960 1.40 2337.560 2424.06 86.50 106.44 1.25

R3 SEC 6 60 60.00 0.29 0.10 0.24 16.95 25.00 22.40 0.62 150.00 0.02 0.00% 0.00% 1.31 2338.960 1.40 2337.560 2422.75 85.19 106.44 1.25

R3 SEC 6 120 60.00 0.74 0.24 0.00 16.95 25.00 22.40 0.62 150.00 0.02 -4.02% -4.02% 1.31 2341.370 1.40 2339.970 2421.44 81.47 104.03 1.25


139



D

COMERCIAL VELOCIDAD


CORTE COTA




R3 PRINC 2 1272.85 4.36 90.00 81.40 2350.580 1.40 2349.180 2423.60 74.42 94.82 1.25

R3 PRINC 2 1420 147.15 1.06 0.35 4.01 68.62 90.00 81.40 0.77 150.00 0.01 -1.30% -1.30% 1.07 2352.500 1.40 2351.100 2422.54 71.44 92.90 1.25

R3 PRINC 2 1570 150.00 1.88 0.62 3.38 63.08 90.00 81.40 0.65 150.00 0.01 -1.73% -1.73% 0.80 2355.100 1.40 2353.700 2421.74 68.04 90.30 1.25

R3 PRINC 2 1630 60.00 1.08 0.36 3.03 59.66 90.00 81.40 0.58 150.00 0.00 -0.08% -0.08% 0.26 2355.150 1.40 2353.750 2421.48 67.73 90.25 1.25

R3 PRINC 2 1720 90.00 1.87 0.62 2.41 53.23 90.00 81.40 0.46 150.00 0.00 -0.11% -0.11% 0.25 2355.250 1.40 2353.850 2421.23 67.38 90.15 1.25

R3 PRINC 2 1933.97 213.97 0.00 0.00 2.41 53.23 90.00 81.40 0.46 150.00 0.00 -3.40% -3.40% 0.61 2362.520 1.40 2361.120 2420.62 59.50 82.88 1.25 separador de caudal RED S12

R3 SEC 12 0 0.41 25.00 22.40 2362.520 1.40 2361.120 2420.62 59.50 82.88 1.25

R3 SEC 12 330 330.00 0.61 0.20 0.21 15.66 25.00 22.40 0.53 150.00 0.02 0.62% 0.62% 5.38 2360.490 1.40 2359.090 2415.24 56.15 84.91 1.25

R3 SEC 12 420 90.00 0.17 0.06 0.15 13.38 25.00 22.40 0.39 150.00 0.01 2.21% 2.21% 0.82 2358.500 1.40 2357.100 2414.42 57.32 86.90 1.25

R3 SEC 12 500 80.00 0.47 0.16 0.00 13.51 25.00 22.40 0.39 150.00 0.01 7.19% 7.19% 0.76 2352.750 1.40 2351.350 2413.66 62.31 92.65 1.25

R3 PRINC 2 1933.97 2.00 63.00 57.00 2362.520 1.400 2361.120 2420.623 59.50 82.88 1.25

R3 PRINC 2 2060 126.03 0.29 0.10 1.90 47.31 63.00 57.00 0.75 150.00 0.01 8.90% 8.90% 1.31 2351.300 1.40 2349.900 2419.32 69.42 94.10 1.25

R3 PRINC 2 2130 70.00 0.62 0.20 1.70 44.70 63.00 57.00 0.67 150.00 0.01 11.67% 11.67% 0.59 2343.130 1.40 2341.730 2418.73 77.00 102.27 1.25

R3 PRINC 2 2200 70.00 0.69 0.23 1.47 41.59 63.00 57.00 0.58 150.00 0.01 4.43% 4.43% 0.45 2340.030 1.40 2338.630 2418.28 79.65 105.37 1.25

R3 PRINC 2 2250 50.00 0.84 0.28 1.19 37.47 63.00 57.00 0.47 151.00 0.00 0.22% 0.22% 0.22 2339.920 1.40 2338.520 2418.06 79.54 105.48 1.25

R3 PRINC 2 2310 60.00 0.83 0.27 0.92 32.88 63.00 57.00 0.36 152.00 0.00 0.20% 0.20% 0.16 2339.800 1.40 2338.400 2417.91 79.51 105.60 1.25

R3 PRINC 2 2370 60.00 0.47 0.16 0.76 29.98 63.00 57.00 0.30 152.00 0.00 3.67% 3.67% 0.11 2337.600 1.40 2336.200 2417.79 81.59 107.80 1.25

R3 PRINC 2 2440 70.00 0.00 0.00 0.76 29.98 63.00 57.00 0.30 152.00 0.00 3.83% 3.83% 0.13 2334.920 1.40 2333.520 2417.66 84.14 110.48 1.25 separador de caudal RED P2.1

R3 PRINC 2.1 0 0.30 25.00 22.40 2334.920 1.40 2333.520 2417.66 84.14 110.48 1.25

R3 PRINC 2.1 10 10.00 0.50 0.17 0.13 12.59 25.00 22.40 0.34 150.00 0.01 1.20% 1.20% 0.07 2334.800 1.40 2333.400 2417.59 84.19 110.60 1.25

R3 PRINC 2.1 60 50.00 0.42 0.14 0.00 12.77 25.00 22.40 0.35 150.00 0.01 7.48% 7.48% 0.38 2331.060 1.40 2329.660 2417.21 87.55 114.34 1.25

R3 PRINC 2 2440 0.46 25.00 22.40 2337.600 1.400 2336.200 2417.793 81.59 107.80 1.25

R3 PRINC 2 2490 50.00 0.50 0.17 0.30 18.76 25.00 22.40 0.76 150.00 0.03 3.18% 3.18% 1.59 2336.010 1.40 2334.610 2416.20 81.59 109.39 1.25

R3 PRINC 2 2550 60.00 0.59 0.19 0.10 11.08 25.00 22.40 0.49 150.00 0.00 -20.35% -20.35% 0.27 2348.220 1.40 2346.820 2415.93 69.11 97.18 1.25

R3 PRINC 2 2700 150.00 0.33 0.11 0.00 11.32 25.00 22.40 0.28 150.00 0.00 11.68% 11.68% 0.74 2330.700 1.40 2329.300 2415.19 85.89 114.70 1.25


140

5.6. DISEÑO DEL PUENTE COLGANTE

Para el diseño del puente incorporado en el sifón, se debe considerar la topografía

del sector, el perfil estratigráfico y la capacidad portante del suelo para cimentar. A

continuación, detallamos los datos siguientes:

Tabla 5.15. Geometría del Puente

DESCRIPCIÓN DATOS

Longitud Total entre Torres (L) 60.84 m

Longitud de la Flecha (f) 6.10 m

Por Proceso Constructivo Redondear flecha (f) 6.00 m

Long. Min. de la péndola (∆H) 1.00 m

Espaciamiento entre Péndolas(l) 2.0 m

Diámetro de la Tubería de Sifón 160 mm

Altura Total del Puente (HT) 7.0 m

Nota: Los datos adjuntos son retomados del perfil detallado en el plano PE_01 Adjunto en el Anexo Nro.

12 Planos de Diseño.

Ilustración 5.1. Partes de un Puente Colgante

Nota: El grafico corresponde al presente proyecto

141

Una vez determinada la estructura del puente colgante, es necesario considerar el

tipo de carga al cual se encuentra sometido el paso elevado, por lo que consideramos las

siguientes cargas actuantes en el proyecto.

5.6.1. CARGA MUERTA:

Se refiere al peso propio de la estructura total, siendo esta carga, la que trasmitirá

es esfuerzo hacia las péndolas.

Donde:

Wpvc = Peso de la tubería de PVC por metro lineal

Wacero = Peso de la tubería de Hierro Galvanizado

L = longitud del puente colgante

Φtub = Diámetro de la Tubería

A continuación, determinamos el peso del agua a tubería llena, con el fin de considerar

el peso ejercido por el agua en la tubería

Con estos resultados tenemos el análisis de carga muerta, considerando la

acumulación de carga debido al incremento de materiales para el cual se encuentra

sometidas todas las acciones permanentes, por lo tanto, podemos determinar de la

siguiente manera:

Vtub

tub 2

4L

L 60.84m

tub 160mm 6in

agua 1000kg

m3

Wacero 16.21kg

m

Wpvc 12.65kg

m

Vtub 1.223m3

Wagua

Vtub agua

L20.106

kg

m

142

Donde:

CM = Carga Muerta

W pvc = Peso de la tubería de Pvc

W acero = Peso de la tubería de Acero

W agua = Peso del Agua.

5.6.2. CARGA VIVA

Se considera carga viva a la carga no permanente que reposa sobre la tubería, para

este caso hemos tomado en cuenta el bajo nivel cultural de comunidad y la necesidad de

un paso sobre el río Guayllabamba, por lo que se considera el peso de una cuadrilla de 3

personas cruzando de manera constante, por lo que se obtiene:

𝐶𝑉 = 50𝑘𝑔

𝑚

Donde:

CV = Carga Viva referente al peso no permanente y que será contemplado como factor

de seguridad (doble de la Carga Muerta)

Considerando como una edificación según la norma como una estructura de alta

importancia.

5.6.3. CARGA DE VIENTO:

Para fines del proyecto y haciendo relación a la Norma Ecuatoriana de la

Construcción en su capítulo de carga, se determina una carga aproximada de 2 kg/m

adicional, por factores de seguridad, debido a que el puente presenta una luz relativamente

amplia.

CM Wpvc Wacero Wagua 48.966kg

m

143

5.6.4. RESUMEN DE CARGAS

A continuación, se resumen las principales cargas actuante sobre el puente

colgante:

Tabla 5.16. Cargas Actuantes

DESCRIPCIÓN VALOR UNIDADES

Carga Muerta (WD) 49.0 Kg/m

Carga Viva (WL) 50.0 Kg/m

Carga de Viento (WV) 2.0 Kg/m

Carga Ultima de diseño (Wu) 118.0 Kg/m

Nota: Todas las cargas se determinan por metro línea ya que será distribuida a lo largo de la tubería

5.6.5. FACTORES DE SEGURIDAD.

Según la normativa vigente, existen factores de seguridad que incrementan el

valor de carga, con el fin de prever la seguridad y mantenimiento del paso elevad, cuando

se encuentra sometida a casos extremos en los cuales, es necesario que el mismo no sufra

daño considerable, por lo que se determina de siguiente manera:

Tabla 5.17. Factores de Seguridad Péndola y Cable Principal

DESCRIPCIÓN FACTOR

Factor de seguridad para el diseño de Péndolas 5.0

factor de seguridad para el diseño del cable principal 5.0

Nota: Estos factores so consideran en un rango de 2 – 5 según el grado de importancia de la estructura.

5.6.6. ANÁLISIS Y DISEÑO DE LAS ESTRUCTURAS ELEVADAS.

Se denominan así a todas las estructuras principales capaces de soportar el peso

total actuante en la estructura, se determina de la siguiente manera.

DISEÑO DE PENDOLAS:

Son las estructuras verticales, las mismas que se encuentran distribuidas a lo largo

de la tubería, se determina de la siguiente manera:

144

Tabla 5.18. Diseño de la Péndola

DESCRIPCIÓN CALCULOS

Esfuerzo de tracción en la Péndola (Tp) 236 Kg

Esfuerzo de tracción de Rotura en la

Péndola(TR) 1180.0 Kg 1.18 Tn

Especificaciones

de las Péndolas

USAR CABLES

SERIE 6 X 19 TIPO

COBRA

ALMA DE FIBRA

Diámetro 1/4 pulg

Peso 0.15 Kg/m

TR efectiva 2.4 Tn

Debe cumplirse la siguiente restricción TR < TR efectiva ok

Numero de Péndolas (Np) 29.42

Nota: Los valores en la tabla detallan el diseño de péndolas en función a las cargas actuantes en cada una

de las péndolas a diseñar

Es necesario detallar la longitud de cada péndola en el tramo establecido, ya que

se dificulta el proceso de amarre de cada una con el cable principal.

Tabla 5.19. Longitud total de la Péndola

Péndola

(i)

Distancia

del

centro a

la

péndola i

longitud

de la

Péndola

i (Yi)m

Doblez

arriba

y

abajo

(m)

Longitud

Total

(m)

Centro 0.0 1.00 0.2 1.20 RESUMEN DE DISEÑO DE PENDOLA

DE

RE

CH

A

1 2.0 1.03 0.2 1.23

2 4.0 1.10 0.2 1.30 Longitud Total de Péndolas 131.52 m

3 6.0 1.23 0.2 1.43 Numero de Péndolas (Np) 29

4 8.0 1.41 0.2 1.61 # Total de grampas por péndola 4

5 10.0 1.65 0.2 1.85 Longitud total doblez arriba y a bajo 18 cm

6 12.0 1.93 0.2 2.13

7 14.0 2.27 0.2 2.47

8 16.0 2.66 0.2 2.86

9 18.0 3.10 0.2 3.30

10 20.0 3.59 0.2 3.79

11 22.0 4.14 1.2 5.34

12 24.0 4.73 2.2 6.93

13 26.0 5.38 3.2 8.58

14 28.0 6.08 4.2 10.28

15 30.0 6.84 5.2 12.04

Centro 1.00 ESPECIFICACIONES DE PENDOLA

IZQ

UIE

RD

A

1 -2.0 1.03 0.2 1.23 CABLES

2 -4.0 1.10 0.2 1.30 SERIE 6 X 19 TIPO COBRA

3 -6.0 1.23 0.2 1.43 ALMA DE FIBRA

4 -8.0 1.41 0.2 1.61 Diámetro 1/4 pulg

5 -10.0 1.65 0.2 1.85 Peso 0.15 Kg/m

6 -12.0 1.93 0.2 2.13 TR

efectiva 2.4 Tn

7 -14.0 2.27 0.2 2.47

8 -16.0 2.66 0.2 2.86

9 -18.0 3.10 0.2 3.30

10 -20.0 3.59 0.2 3.79

11 -22.0 4.14 1.2 5.34

12 -24.0 4.73 2.2 6.93

13 -26.0 5.38 3.2 8.58

14 -28.0 6.08 4.2 10.28

15 -30.0 6.84 5.2 12.04

Longitud Total de Péndolas 131.52

145

5.6.7. DETERMINACIÓN DEL NUMERO DE GRAPAS.

Una vez establecido el doblez y la longitud total de cada péndola, es necesario,

considerar el amarre de cada una a la distancia de dos metros detallada anteriormente, por

lo tanto, se establece la colocación de dos abrazaderas en la parte superior e inferior.

Tabla 5.20. Tipo de Grapas.

Diámetro De

Cable Y

Tamaño De

Grampas

Cantidad

Grampas

Distancia

Entre Cada

Grampa

Long. Cable A

Doblar Desde

Guardacabo

Longitud

Extremo Libre

Pulg. Mm Pulg. Mm Pulg. Mm Pulg. Mm

1/8 3 2 3/4 18 1 1/2 36 3/4 18

3/16 5 2 1 1/8 30 2 1/4 60 1 1/8 30

NOTA: Para fijar la péndola con la abrazadera, así como la péndola y el extremo superior de la tubería,

los dobleces tanto como en el extremo superior y extremo inferior de la péndola se estiman según el

cuadro

Bajo estas consideraciones se establece adicional cual será la longitud de doblez

tanto en la parte superior como inferior de cada péndola.

Tabla 5.21. Longitud total de Doblez

# Total de

grampas por

péndola

4 # de

grampas

Distancia

entre

cada

grampa

Longitud de

extremo

libre

Longitud

de cable a

doblar

Longitud

total

doblez

arriba y

a bajo Unión Péndola-Cable Principal 2 3 cm 3 cm 6 cm

Unión Péndola-Tubería 2 3 cm 3 cm 6 cm 18 cm

Nota: Estos valores pueden modificarse de acuerdo al diseño.

5.6.8. DIMENSIONAMIENTO DE LAS ABRAZADERAS.

Consideramos en la unión, péndola tubería, con la incorporación de abrazaderas

en la tubería, con el fin de tener mayor sujeción de las péndolas con la tubería. En el caso

de las abrazaderas superiores se consideran con mayor sujeción al cable principal, es

importante un dimensionamiento óptimo de los pernos de sujeción ya que estos se

encuentran sometidos directamente a corte y si se presenta daños a futuros serán los

responsables del colapso de la estructura.

146

Tabla 5.22. Dimensionamiento de las Abrazaderas

dpd

(pulg.)

dp

(pulg.) d (pulg.)

D

(pulg.)

n

(pulg.)

a

(pulg.)

a1

(pulg.)

a2

(pulg.)

L

(pulg.) H (pulg.)

1/4 5/8 3/4 4/9 1 7/8 1 1/2 2 2 5/8 3 7

Nota: Los valores aquí adjuntos son retomados de especificaciones presentes de cada perno de amarre

Es necesario detallar cada una de las dimensiones tomadas en la Tabla 5.22.

Dimensionamiento de las Abrazaderas, el mismo que debe tener en cuenta todas las

condiciones de corte y aplastamiento para el cual se encuentra sometida la abrazadera

para lo cual se establece el diseño de la siguiente manera:

n : Distancia mínima

d : Diámetro del orificio para perno

D : Diámetro del orificio para péndolas más guardacabo

a : Distancia mínima al extremo de la plancha

dp : Diámetro del perno

dpd : Diámetro de péndola

a1: Distancia. Al extremo inferior de la plancha, mínimo 2"

dcp : Diámetro del cable principal

L

a2

H a

n

D

a1

Ilustración 5.2. Diagrama Básico del dimensionamiento de la Abrazadera.

Algunas de las dimensiones pueden ser consideradas en relación al diámetro del cable de sujeción

147

Cuando se detallan las diferentes partes de la abrazadera, se debe tener en cuenta

cual será el perno y placa a utilizarse en el diseño de la misma, para lo cual hemos

utilizado pernos con un esfuerzo permisible en corte igual a 7382.10 kg/cm2, y un

esfuerzo unitario permisible en compresión de 5202.6 Kg/cm2, a continuación, en la Tabla

5.23 se detalla el cálculo y condiciones para su funcionamiento óptimo:

Tabla 5.23. Diseño de la placa para abrazadera sometida a corte

Abrazadera (i) Xi (m)

d Ø

Perno

área del

Perno

t asumido ESFUERZO

CALCULADO A

CORTE pulg. mm

1 2.0 3/8 0.71 1/8 3.175 2023.25 ok

2 4.0 3/8 0.71 1/8 3.175 4042.43 ok

3 6.0 3/8 0.71 1/5 4.7625 4035.67 ok

4 8.0 3/8 0.71 1/4 6.35 4026.26 ok

5 10.0 3/8 0.71 1/4 6.35 5017.82 ok

6 12.0 5/8 1.98 1/4 6.35 3599.76 ok

7 14.0 5/8 1.98 1/4 6.35 4181.90 ok

8 16.0 5/8 1.98 1/4 6.35 4756.14 ok

9 18.0 3/4 2.85 1/4 6.35 4434.64 ok

10 20.0 3/4 2.85 1/4 6.35 4897.79 ok

11 22.0 3/4 2.85 3/8 9.525 3568.18 ok

12 24.0 3/4 2.85 3/8 9.525 3865.01 ok

13 26.0 3/4 2.85 3/8 9.525 4155.36 ok

14 28.0 3/4 2.85 3/8 9.525 4438.95 ok

15 30.0 3/4 2.85 3/8 9.525 4715.56 ok

Nota: se resume el cálculo en la siguiente tabla.

5.6.9. CALCULO DEL CABLE FIADOR Y CABLE PRINCIPAL.

El fiador se considera como el cable que conecta las torres de soporte y el macizo

de hormigón con el fin de dar estabilidad y distribuir el esfuerzo hacia el suelo. Es

necesario considerar que este cable debe prevalecer continuidad, simplemente

mantendremos una inclinación necesaria para la descomposición de fuerzas incorporadas

en el macizo de hormigón.

148

Tabla 5.24. Tracción Máxima Horizontal en el Fiador (Hmax)

DESCRIPCIÓN VALORES DE

CALCULO

Tracción Máxima Horizontal por Carga Ultima (Hwu) 9099.5346 Kg

Tracción Máxima Horizontal por Temperatura (Ht) 136.49302 Kg

Tracción Máxima Horizontal por Peso del Cable (Hc) 268.35916 Kg

Especificaciones del Cable Principal Diámetro 1 1/8 pulg

Peso

(Wc) 3.48 Kg/m

Tracción Máxima Horizontal por Peso de las Péndolas (Hp) 11.567205 Kg

Estos datos han sido calculados en el

diseño de las Péndolas Especificaciones de

las Péndolas

Diámetro 1/4 pulg

Peso

(Wp) 0.15 Kg/m

Luego la Tracción Máx. Hor. en el Fiador (Hmax) HMáx 9515.954 Kg

α 21.52811 º

cosα 0.9302376

Tracción Máxima en el Fiador del Cable Principal (Tmax) 10229.595 Kg

Tracción Máxima de Rotura en el Cable Principal (TR) 51148 Kg 51.14797 Tn

Nota: Se debe comparar con las especificaciones técnicas del cable a utilizar.

En vista que la tracción máxima de sujeción del cable se encuentra alrededor de

los 51.15 toneladas, es necesario comparar con un cable capar de resistir este esfuerzo de

tracción, por lo que analizaremos el uso de un cable 6x19 con fibra de acero de 1 1/8

pulgadas.

Tabla 5.25. especificaciones técnicas de cable principal

Especificaciones

del Cable

Principal

USAR CABLES

SERIE 6 X 19 TIPO BOA

ALMA DE ACERO

Diámetro 1 1/8 pulg

Peso 3.48 Kg/m

TR efectiva 51.3 Tn

Debe cumplirse la siguiente restricción TR < TR efectiva ok

Nota: Estos valores se encuentran detallados de acuerdo al tipo de cable a utilizar, teniendo en cuenta la

disponibilidad en el mercado

5.6.10. DISEÑO DE LA CAMARA DE ANCLAJE.

En esta se acumulan todos los esfuerzos provenientes del soporte de la tubería, y

el peso de los materiales, así como la conducción de agua en la tubería completamente

llena. Por lo tanto, el diseño del mismo se detalla a continuación en la siguiente XX:

149

Tabla 5.26. Geometría de la Cámara de anclaje (Pre dimensionamiento)

Largo (l) 3 m

Ancho (a) 3 m h 2.00 m

Alto (h) 2 m

l

3.00 m

Cargas que actúan en la Cámara de anclaje

Tmáx

Vmáx

Hmáx α 22 °

Tmáx 10229.5946 Kg

Hmáx 9515.95398 Kg

Vmáx 3753.828 Kg Q

Q 43200 Kg

l/2 l/2

Nota: Los valores presentes se detallan en cuadros anteriores, previo al cálculo de cada esfuerzo.

Una vez obtenido los valores, calculamos la estabilidad por parte del suelo,

deslizamiento y resistencia al volteo. Los valores de capacidad admisible del terreno se

encuentran en el estudio de suelos anexo al presente documento (Anexo Nro. 09), por lo

que se determina cada uno de los esfuerzos con factores de seguridad y coeficientes de

diseño propios del sistema de anclaje.

150

Tabla 5.27. Estabilidad por parte del Suelo

Estabilidad Al

Deslizamiento Estabilidad Al Volteo Estabilidad Por Presión Sobre El Terreno

Cf =1.0

∑Fv = 39446.2 Kg

Hmáx = 9516.0 Kg

FSD = 4.1

OK

Mr = 64800 Kg-m

Mv =19032 Kg-m

FSV =3.40

OK

e =0.339733 m

σt = 2 Kg/cm2 cap. Port. del terreno

σ1 = 7360.9449 Kg/m2

σ1 = 0.7360945 Kg/cm2

ok

σ2 = 1404.8711 Kg/m2

σ2 = 0.1404871Kg/cm2

ok

Nota: Se describe los valores, en función de las capacidades del terreno descritos en el estudio de suelos.

Una vez solventadas las condicionantes, es necesario, establecer el diseño

definitivo del macizo de hormigón para lo cual se determina el diseño contemplando los

cálculos anteriores al mismo, en la tabla siguiente se detalla el diseño definitivo del

macizo de hormigón.

Tabla 5.28. Diseño del Macizo de Anclaje

DATOS DE DISEÑO CALCULOS

área del Macizo A = 51.14797 cm2

Tmáx

Rot. 51148 Kg Diámetro del

Macizo D = 8.069921 cm

F.S 2 D = 3.2 pulg

fs 2000 Kg/cm2 usar Macizo de Anclaje

D = 3.00 pulg

Tmáx

Tracción Máxima en el

Fiador

F.S Factor de seguridad

fs

Resistencia a la Tracción de la

Varilla Lisa

Vista en planta de la cámara de anclaje

Maci

zo d

e

ancl

aje

Cable del Fiador a 3.00 m

l

3.00 m

Nota: Los valores del macizo cumplen con las restricciones antes determinadas

151

5.6.11. DISEÑO DE LA ESTRUCTURA APORTICADA.

En otros factores, es necesario considerar, que las torres también son las

encargadas de dar soporte al puente colgante, para el diseño de la misma se establece las

cargas antes mencionadas en el numeral 5.6.4 resumen de cargas, por lo que existe de

precedente, la distribución de carga y la esbeltez de la torre según el número de pórticos

a determinarse, de manera breve detallamos en la Tabla 5.29. Pre dimensionamiento de

la Torre de Hormigón y el proceso de selección y cálculo de las torres de hormigón.

Tabla 5.29. Pre dimensionamiento de la Torre de Hormigón

Carga Vertical Sobre la torre (P)

Vmáx 3753.83 Kg Carga Total Producida Sobre la Torre

P 7507.66 Kg Carga Actuante en el centro de la torre

Pre dimensionamiento del Pórtico

Pre dimensionamiento de Columnas del pórtico

P1 7507.656 Kg Ag

usar Sección

Mínima

Ag

calculada

dimensiones de

las columnas

usar

f'c 210 Kg/cm2

fy 4200 Kg/cm2 57

cm2

b 25 cm 625 cm2

b 25 cm

2% cuantía t 25 cm t 25 cm

Pre dimensionamiento de las Vigas de Arriostre RESUMEN GENERAL

dimensiones de

las Vigas Las vigas cumplirán

estrictamente la función de

arrostramiento a las columnas

dimensiones de

las Vigas

pre

dim

ensi

on

am

ien

to

dimensiones de

las columnas

b 25 cm b 25 cm b 25 cm

h 25 cm h 25 cm t 25 cm

Nota: Los valores se consideran como iniciales para el diseño total de los pórticos

Para detallar el proceso de cálculo de las torres de hormigón es necesario detallar

el peso de la estructura con el fin de obtener una estabilidad por peso propio y sujeción

del cable fiador con el macizo de hormigón o durmiente. El pórtico se detalla en base a

fuerzas laterales, de viento y cargas sometidas al sistema, en este caso solo detallaremos

en resumen las cargas actuantes en el pórtico, considerando así la estructura como

simétrica en el diseño del puente colgante.

A continuación, se define los distintos niveles, secciones y pesos totales de las

torres de hormigón.

152

Tabla 5.30. Geometría del Pórtico

Nota: Los valores del Pórtico se mantienen en relación al pre dimensionamiento.

Además, es necesario considerar los valores de cargas actuantes en la torre, por lo

a continuación se coloca de manera resumida cada una de las cargas actuantes y el grafico

de solicitaciones presentes en el pórtico.

m m

m m

m

m

m

m

m

m h

m

m

m

h

m

m

m

m h

m

m

m

m h

m

m

m

m

b L b

m

m

m H T = 9.0 m

ALTURA TOTAL DEL PORTICO (H T)

tercer nivel h3

h = 0.25 volumen

L = 1.50.125 m

3

luz libre (L) 2

0.300 m3

longitud total 2.40

vigas 1

terc

er

niv

el

columnas 2

h = 0.25 volumen

h2 = 2.15

L = 1.50.125 m

3

luz libre (L) 2

m3

longitud total 2.4

vigas 1

h = 0.25 volumen

m3

seg

un

do

niv

el

columnas 2

h = 0.25 volumen

h2 = 2.150.300

0.25 volumen

luz libre (L) 2

L = 1.50.125

ho

h = 0.25 volumen

nivel cero

vigas 1

pri

mer

niv

el

columnas 2

h1 = 2.150.300 m

3

longitud total 2.4

h =

L = 1.50.094 m

3

luz libre (L) 2

H T

vigas 1

m3

primer nivel

longitud total 1.75

h = 0.25

h2

niv

el

cero

columnas 2

h = 0.25 volumen

ho = 1.50

h1

0.25

0.2188

0.250.1

segundo nivel

volumen

b 0.250.1

b

h 0.25 t

dimensiones de

las Vigas

Area dimensiones de las

columnas

Area

m2

m2

153

La carga presente en los pórticos se define en el siguiente gráfico:

P1

W3

Fv

Carga de viento proveniente

del sistema aéreo, trasmitida

como una fuerza cortante que

actúa en la cúspide de la torre.

F3

W2

Fv Fv

Fo

F1

F2

Fuerzas de sismo distribuido en

cada nivel del pórtico

F2

W

v 1

W2

W1

carga distribuida en cada nivel

del pórtico; por ejemplo: W1

representa el peso del primer

nivel expresado por metro

lineal; W2 representa el peso

del segundo nivel expresado en

metro lineal.

W1

F1

Wv 2

Wo

Wv1

Wv2

Carga distribuida que el viento

ejerce sobre la torre

Fo

P1 Es la carga ejercida por el

cable principal y el fiador

P2 Es la carga debido al peso

propio del pórtico

Ilustración 5.3. Esquema distribución de cargas actuantes en el pórtico de

hormigón Armado

Nota: cada una de las cargas, detalla el proceso de cálculo de manera referencial con el fin de

proporcionar un diseño adecuado del paso elevado.

Es necesario que las cargas asignadas al proyecto se detallen de manera resumida,

con el fin de tener presente en el diseño. A continuación, se procede analizar el pórtico

con un software relacionado con análisis estructural.

Tabla 5.31. Resumen de Cargas Actuantes

Fv = 378.90 Kg P1 = 7507.7 Kg F1 =443.681 Kg

Wv1 = 52.01 Kg/m P2 = 3810 Kg F2 = 774.98 Kg

Wv2 = 26.01 Kg/m Fo = 233.03 Kg Wo = 428.571 Kg/m

W2 = 4872.9 Kg/m W1 = 582.86 Kg/m

Nota: los valores son obtenidos en relación a cada uno de los casos presentes en las solicitaciones de

cargas

154

5.7. COSTOS DE OPERACIÓN.

Para obtener un valor sobre el consumo de las bombas en el sistema, se determina

el costo horario mencionado anteriormente en el índice 2.6.3 Servicios Básicos. Este valor

se considera en base al tipo de comunidad a servir, en este caso la tarifa destinada para la

comunidad se determina como “tarifa dignidad” con el fin de poder proporcionar un

servicio competente a la misma, por lo que el costo de kWh se encuentra determinada en

0.04 $ para el 2018.

5.7.1. COSTO MENSUAL DE OPERACIÓN.

Una vez obtenido el costo del kWh, y en base a la potencia de las bombas

mencionadas anteriormente, obtenemos el valor mensual de consumo y por lo tanto el

valor total a cancelar:

𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐵𝑜𝑚𝑏𝑎 1 = 100.194 𝑘𝑊

𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐵𝑜𝑚𝑏𝑎 2 = 101.42 𝑘𝑊

𝐶𝑡ℎ = 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐵𝑜𝑚𝑏𝑎 ∗ 8ℎ ∗ 30𝑑𝑖𝑎𝑠

Donde:

Cth = Costo total Horario Mensual

Por lo tanto:

𝐶𝑡ℎ1 = 100.194 ∗ 8 ∗ 30

𝑪𝒕𝒉𝟏 = 𝟐𝟒 𝟎𝟒𝟔. 𝟓𝟔 𝒌𝑾𝒉

𝒎𝒆𝒔

El valor corresponde al sistema de bombeo 1, para el sistema de bombeo 2

tenemos lo siguiente:

𝐶𝑡ℎ2 = 101.420 ∗ 8 ∗ 30

𝑪𝒕𝒉𝟐 = 𝟐𝟒 𝟑𝟒𝟎. 𝟖𝟎 𝒌𝑾𝒉

𝒎𝒆𝒔

155

Ahora, con el costo de kWh, obtenemos el valor a cancelar:

𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑚𝑒𝑛𝑠𝑢𝑎𝑙 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 1 = 0.04 ∗ 24046.56

𝑪𝒐𝒔𝒕𝒐 𝒎𝒆𝒏𝒔𝒖𝒂𝒍 𝒃𝒐𝒎𝒃𝒂 𝟏 = 𝟗𝟔𝟏. 𝟖𝟔 $

De la misma manera, tenemos para la bomba 2:

𝐶𝑜𝑠𝑡𝑜 𝑚𝑒𝑛𝑠𝑢𝑎𝑙 𝑏𝑜𝑚𝑏𝑎 2 = 0.04 ∗ 24 340.80

𝑪𝒐𝒔𝒕𝒐 𝒎𝒆𝒏𝒔𝒖𝒂𝒍 𝒃𝒐𝒎𝒃𝒂 𝟐 = 𝟗𝟕𝟑. 𝟔𝟑 $

Para obtener un valor total de consumo

𝑪𝒐𝒔𝒕𝒐 𝑻𝒐𝒕𝒂𝒍 = 𝑪𝒐𝒔𝒕𝒐 𝒎𝒆𝒏𝒔𝒖𝒂𝒍 𝒃𝒐𝒎𝒃𝒂 𝟏 + 𝑪𝒐𝒔𝒕𝒐 𝒎𝒆𝒏𝒔𝒖𝒂𝒍 𝒃𝒐𝒎𝒃𝒂 𝟐

𝑪𝒐𝒔𝒕𝒐 𝑻𝒐𝒕𝒂𝒍 = 𝟗𝟔𝟏. 𝟖𝟔 + 𝟗𝟕𝟑. 𝟔𝟑

𝑪𝒐𝒔𝒕𝒐 𝑻𝒐𝒕𝒂𝒍 = 𝟏𝟗𝟑𝟓. 𝟒𝟗𝟐 $

𝒎𝒆𝒔

5.8. PRESUPUESTO

Se tienen presupuestos referenciales para la línea de conducción, incluyendo el

sifón invertido, la línea de impulsión y red de distribución. El Detalle de análisis de

precios se encuentra en el anexo Nro. 11 del presente documento, obteniendo un valor

total igual a 1 231 538.71 $

156

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

6.1. CONCLUSIONES

o La comunidad cuenta con un sistema de riego insuficiente, mismo que ha sufrido

varios cambios sin asesoría técnica y por lo que aún no ha sido entregado legalmente

a la comunidad. Por tal motivo no se pudo realizar un empate del sistema existente en

la comunidad con el nuevo sistema diseñado.

o La línea de conducción se diseñó, siguiendo la topografía del lugar en el que se ubican

las fuentes a fin de optimizar el sistema y reducir costos.

o El diseño del sifón invertido se hizo evitando en lo posible las pérdidas de carga para

llegar a una cota en la que pueda considerarse un desnivel menor y así ubicar el

sistema de bombeo lo ms alto posible, para poder cubrir el área de riego analizada en

el diseño, tomando en cuenta que tenemos un sifón catalogado como “muy grande”.

o El caudal que se toma para el riego de la comunidad es de 40.19 l/s, que es el caudal

aforado en época de estiaje, este caudal asegura que la comunidad se abastecerá de

suficiente agua para riego, incluso en época de verano.

o Al tener una topografía con pendientes muy pronunciadas nos hemos visto en la

necesidad de llevar al límite ciertas condiciones hidráulicas como presión y velocidad,

siempre teniendo presentes las recomendaciones de las normas.

o El diseño del sistema de riego se efectuó, con tubería de sello elastomérico para

reducir costos y optimizar el trabajo en la construcción.

o El agua que se capta para el riego es de excelente calidad, por lo que, no hace falta

darle tratamiento.

o La red de distribución de agua de riego tiene dos redes principales de la que se

desprenden 20 ramales secundarios.

o La mayor ventaja del sistema de riego por goteo es la alta eficiencia lo que implica

menor cantidad de agua por área.

o El sistema de riego propuesto por nuestro estudio, sustentará las necesidades de la

población e incentivará la producción agrícola del lugar.

157

o Las líneas de Impulsión, son diseñadas con tuberías de acero negro ya que existen

diferencias de nivel bastantes considerables, la cual es necesario buscar un material

que sea capaz de soportar la presión a la que se encuentra sometida. Es por eso que

fue necesario el apoyo por parte de la empresa dedicada a la instalación de sistemas

de bombeo, Asistech.

o El presupuesto determinado par el proyecto, tiene una inversión de 1 231 538.71 $,

por lo que, la estructura más costosa se determina en las estaciones de bombeo, ya

que, las bombas tienen una potencia de 50 hp cada una; por lo que, en el mercado la

inversión es alta para este tipo de bombeo.

o La operación del sistema presenta un costo mensual igual a 1 935,492 $ el cual, según

el consejo provincial, es necesario llegar a un acuerdo entre, el apoyo de la entidad

para la construcción o el pago mensual para la operación del sistema, en vista que

existe un compromiso firmado con la junta para el cual se destina el agua para riego.

o La disposición de las bombas dentro del cuarto de impulsión se percibió necesario, la

incorporación de tres bombas en paralelo, con el fin de cubrir de manera alternada la

potencia estimada; en el caso que alguna bomba presente daños y así dotar del caudal

necesario sin interrupciones del sistema.

o En base a los materiales destinados para la construcción se basa la vida útil del

sistema, tomando en cuenta que, para proyectos de alto nivel, se espera por lo menos

una vida útil de 50 años plazo, con un pleno desarrollo del mismo.

o En lo relacionado a mantenimiento del sistema, es necesario desarrollar charlas de

capacitación, de manera constante, con el fin de proporcionar a la comunidad un

adecuado manejo del sistema y así proporcionar el agua suficiente para el cual el

proyecto se destinó.

o En lo que se refiere a charlas de concientización, el grupo técnico seleccionado por la

empresa Asistech, realizará un compromiso con la misma, con el fin de proporcionar

la comunidad la información suficiente para el pleno desarrollo del sistema de

bombeo.

158

6.2. RECOMENDACIONES

o Se recomienda a la comunidad que el riego se haga únicamente por goteo para

garantizar la cobertura a las parcelas más alejadas del tanque de reserva.

o Es recomendable realizar inspecciones periódicas en las que se verifique que no haya

conexiones ilícitas y se procure el buen funcionamiento del sistema.

o Se debe dar un mantenimiento periódico al sistema para evitar fugas y obstrucciones.

o Se recomienda que la tubería de la línea de conducción en el tramo del paso lateral

sea recubierta para evitar cristalización del pvc por acción de los rayos solares.

o Se debe capacitar a los miembros de la junta de aguas de Chusalongo en el manejo

adecuado del riego por goteo.

o Los operarios de las casetas de bombeo deben ser personas calificadas con experiencia

en manejo de líneas de impulsión que sepan solucionar los problemas que puedan

presentarse durante la vida útil del sistema.

o Se recomienda al constructor verificar la topografía en busca de cambios que se

puedan dar en el terreno.

o Se recomienda a la comunidad que, al momento de construir la red de distribución, se

ubique las tuberías al costado de las vías para evitar sobrecargas vehiculares sobre las

mismas.

o Es necesario crear un camino de acceso al lugar de las fuentes para poder dar

mantenimiento continuo y mantenimiento emergente en la línea de conducción con

facilidad de acceso

o Es imperante mantener el diseño original, sin cambios en el trazado original para

evitar problemas de variación de presión.

o Se recomienda que la comunidad tenga una buena comunicación con la Junta de

Aguas, la directiva de la comunidad y con el Consejo Provincial de Pichincha.

159

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