DOTACIÓN DE AGUA PARA LA POBLACIÓN DE “SORATA”
1
SISTEMA DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO SANITARIO SANITARIO PARA LA CIUDAD CIUDAD DE SORATA 1.1
DEFINICIÓN DEL PROYECTO
1.1.1 NOMBRE DEL PROYECTO. Sistema de agua potable para la población de “SORATA”.
1.1.2
TIPO DE PROYECTO.
Este es un estudio para la distribución de una red de AGUA POTABLE en la zona especificada, de la cual se hablará con mayor detalle en el desarrollo del trabajo presentado. Es conveniente mencionar aquí, que la red mencionada es una obra nueva por lo cual se toman en cuenta todos los parámetros de diseño y cálculo por primera vez en este sector. Se debe rescatar la libertad de trabajo y de diseño al comenzar una red totalmente nueva, lo cual no sería posible si nos deberíamos acomodar a las exigencias de una red previamente impuesta. Sin embargo, en contraposición a este aspecto, debemos considerar algunos otros parámetros adicionales, como la localización de una fuente adecuada, la captación de la misma y el estudio previo de las características del agua a proporcionar a la población, la cual sin duda debe encontrarse dentro de las normas y especificaciones del País en el cual estamos trabajando. 1.1.3 DESCRIPCIÓN Y DIAGNÓSTICO DEL SISTEMA DE AGUA EXISTENTE Para la población de año 2007 se tienen 18940 habitantes y una dotación estimada de 150 l/hab./día, se requiere un caudal promedio de 32,86 l/s. Para el año horizonte de diseño 2023, se tendrá una población población de 28934 habitantes con una dotación de182 lt/hab*día con una demanda de 60,94 lt/seg.
1.1.4 SITUACIÓN FUTURA CON PROYECTO
La capacidad de las fuentes de abastecimiento existentes es suficiente para el abastecimiento actual, por lo tanto para el año horizonte de diseño se satis facera las necesidades de los habitantes de Sorata a través del mejoramiento de las fuentes por gravedad existentes.
La disponibilidad de una fuente de agua con volúmenes de producción de agua mayores a la oferta brinda la oportunidad oportunidad para cubrir la demanda demanda en condiciones mucho mejores a través de la construcción de un sistema de dotación que supere los problemas identificados y alcance los objetivos señalados.
Esto se podrá lograr si además de cubrir la demanda de todos los habitantes de la comunidad se logra cumplir con los requerimientos de calidad y oportunidad necesarios. La calidad del agua se refiere a dos aspectos básicos: calidad química y calidad microbiológica o bacteriológica; la oportunidad está relacionada con el momento en que el agua es demandada o requerida, es decir en la necesidad o no de acumular el agua en reservorios.
En este proyecto específico, el cumplimiento de los aspectos señalados tendrá lugar por medio de la conformación de un sistema que incluya los siguientes componentes:
Obra de toma
Aducción
Tanque de Almacenamiento
Red de Agua Potable
1.1.5 LOCALIZACIÓN LOCALIZACIÓN DEL PROYECTO. Los datos del proyecto son los siguientes:
Departamento: La Paz. Provincia: Larecaja. Sección municipal: Primera. Comunidad o Barrio: El proyecto comprende la localidad de “SORATA”.
1.1.6 ACCESO A LA ZONA. La Población de SORATA se encuentra en la provincia LARECAJA del Departamento de La Paz, en la zona noroeste del departamento. Su acceso es por la carretera principal.
1.2 1.2.1
1.2.2
OBJETIVO Y JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO. P ROYECTO. OBJETIVO GENERAL Mejorar la calidad de vida de la población urbana proporcionando un servicio de agua potable, continuo e ininterrumpido, a domicilio.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS Mejorar la calidad de vida de la población de Sorata, coadyuvando a disminuir el índice de enfermedades ocasionadas por el consumo de agua higiénicamente y bacteriológicamente no apta para el consumo humano. Lograr el desarrollo sostenido de los municipios integrantes. Manejo integrado de cuencas, micro riego y empresas relacionadas con la producción agropecuaria. El desarrollo del Proyecto plantea una solución que satisfaga la necesidad de abastecimiento de Agua a la población de Sorata, y en cuanto al aspecto técnico de conseguir un sistema de abastecimiento de agua en óptimas condiciones de “calidad”, “cantidad”, “continuidad”, se sustent a en la evaluación efectuada en el estudio de campo y las alternativas técnicas planteadas en la población y cuyos resultados se presentan en el presente estudio de Anteproyecto. El diseño para cada uno de los componentes del sistema se ha efectuado teniendo
en cuenta en lo que respecta a la Norma NB 689, “La Norma Técnica de Diseño para Sistemas de Agua Potable y los “Reglamentos Técnicos de Diseño para
Sistemas de Agua Potable, vigente en la República de Bolivia.
1.2.3
OBJETIVO GENERAL Mejorar la calidad de vida de la población urbana proporcionando un servicio de agua potable, continuo e ininterrumpido, a domicilio.
1.2.4 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Mejorar la calidad de vida de la población de Sorata, coadyuvando a disminuir el índice de enfermedades ocasionadas por el consumo de agua higiénicamente y bacteriológicamente no apta para el consumo humano. Lograr el desarrollo sostenido de los municipios integrantes. Manejo integrado de cuencas, micro riego y empresas relacionadas con la producción agropecuaria. El desarrollo del Proyecto plantea una solución que satisfaga la necesidad de abastecimiento de Agua a la población de Sorata, y en cuanto al aspecto técnico de conseguir un sistema de abastecimiento de agua en óptimas condiciones de “calidad”, “cantidad”, “continuidad”, se sustenta en la evaluación efectuada en el
estudio de campo y las alternativas técnicas planteadas en la población y cuyos resultados se presentan en el presente estudio de Anteproyecto.
El diseño para cada uno de los componentes del sistema se ha efectuado teniendo en cuenta en lo que respecta a la Norma NB 689, “La Norma Técnica de Diseño para Sistemas de Agua Potable y los “Reglamentos Técnicos de Diseño para
Sistemas de Agua Potable, vigente en la República de Bolivia. 1.3
ESTUDIO SOCIOECONÓMICO DE LA POBLACIÓN.
1.3.1
POBLACIÓN.
1.3.2 ASPECTOS DEMOGRÁFICOS (POBLACIÓN)
1.3.3 ANÁLISIS POBLACIONAL El diseño del crecimiento poblacional necesariamente debe llevar como base datos censales e información regional y local.
Es necesaria la determinación del comportamiento poblacional a inicio y a final del proyecto, mediante la determinación de las densidades poblacionales de acuerdo a las zonas de ocupación.
Una buena aproximación del diseño poblacional, debe necesariamente basarse en el área ocupada, así como también en los planes maestros de desarrollo urbano o plan regulador que es el que define el uso del suelo y planifica las densidades recomendadas de saturación poblacional. Por la proyección de la población realizada para el diseño del agua potable, para Sorata, la proyección de población
1.3.4
SITUACIÓN ECONÓMICA.
1.3.5
EDUCACIÓN.
1.3.6
SALUD.
1.3.7 RECURSOS MUNICIPALES.
1.4
DETERMINACIÓN DE LA POBLACIÓN FUTURA.
La predicción de la población está fundamentada en tres primeros métodos de los cuatro existentes.
Datos: Población inicial [hab]: INE - 1,992
15916
Población inicial [hab]: INE - 2,001
18932
periodo de diseño considerado [años]: 10 años
El periodo de diseño se considerará: Año cero:
2014
Año final:
2023
El método de Proyección de Población es el considerado por el INE Crecimiento aritmético:
Crecimiento geométrico:
Crecimiento exponencial:
Métodos de Proyección de Población considerado por el INE
1.5
DENSIDAD POBLACIONAL
Se determina de acuerdo a la siguiente expresión: Densidad = Año de inicio del proyecto = 2013
⁄ ℎ.⁄ℎ.
Método Geométrico 23858 24323 24796 25279 25770 26272 26783 27304 27836 28377 28930
años 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023
Método Exponencial 23860 24325 24798 25281 25773 26275 26786 27308 27839 28381 28934
Método geométrico:
P F
i P 0 * 1 100
tasa i (%) =
1,333
Método exponencial:
P F
P 0 * e
tasa i (%) =
i*t 100
1.928
t
2
ANÁLISIS DE LA DOTACIÓN DE AGUA POTABLE
2.1
DOTACIONES DEL AGUA POTABLE
La dotación mínima a adoptarse será la suficiente para abastecer los requerimientos domésticos, públicos y aquellas necesidades propias del tipo de población, ya sean consumos de tipo comerciales, institucionales, industriales, etc.
Donde:
= 1+ == ℎ. 2023 ℎ. 2013 == ñ
ñ
ñ
La dotación media diaria se refiere al consumo anual total previsto en un centro poblado dividido por la población abastecida y el número de días del año. Es el volumen equivalente de agua utilizado por una persona en un día. Para el caso de sistemas nuevos de agua potable, con conexiones domiciliarias, la dotación media diaria puede ser obtenida sobre la base de la población y la zona geográfica dada, según lo especificado en la siguiente Tabla
Viendo que el crecimiento de la población. Se utilizara el siguiente caudal: 150 (l/hab-d)
= 150 l/hab − d
2.1.1 DOTACIÓN FUTURA. La dotación futura se calcula con la siguiente fórmula:
D F
d D0 * 1 100
n
Donde: DF = Dotación final D0 = Dotación inicial d = variación (entre 0.5% a.2%) n = Número de años en estudio
== 11 == 181,1501+56 ≈ 182, 1,928
(l/hab-d)
2.1.2 CONSUMO MEDIO (QMED ). Es el consumo durante 24 horas obtenido como promedio de los consumos diarios de un año, y se calcula con la siguiente fórmula: Qmd
P F * D F 86400
l s
Donde: DF = Dotación final DF = 182 [l/hab*día] PF = Población final PF = 28934 [hab] Para el proyecto se tiene:
Q med = 60.94 (l/s)
2.1.3 CONSUMO MÁXIMO DIARIO (Q MAX – D ). Es el consumo máximo durante 24 horas observado en el periodo de un año sin tener en cuenta los gastos que se hayan presentado por razones de incendio, pérdida, etc. Se calcula con la siguiente fórmula: Qmax
d
K 1* Qmd
Donde : K1 es un coeficiente en función de las características de la población varia entre 1.2 a 1.5 K1 = 1.3 (Sorata es una población media).
Para el proyecto tenemos: Q máx-d = 79,3 [l/s] 2.1.4 CAUDAL MÁXIMO HORARIO (1) Es la demanda máxima que se presenta en una hora durante un año completo. Se determina multiplicando el caudal máximo diario por el coeficiente k2 que varía, según el número de habitantes, de 1,5 a 2,2, tal como se presenta en la tabla 4.
k2=1.5 Qmáx.h = k2 * Qmáx.d Donde: Qmax.h
Caudal máximo horario en l/s
k2
Coeficiente de caudal máximo horario
Qmáx.d
Caudal máximo diario en l/s
adoptamos Qmáx.h= 118.95 l/s
2.2
CAPTACION.-
2.2.1 OBRA DE CAPTACIÓN LATERAL Es la obra que se construye en uno de los flancos de un curso de agua, de tal forma, que el agua ingrese a una cámara de recolección para su posterior conducción a través de tubería o canal. (véase en Anexo A). Este tipo de obra debe ser empleado en ríos de caudal limitado y que no produzcan socavación profunda. La obra de captación debe ubicarse en el tramo del río con mayor estabilidad geológica, debiendo preverse además, en el entorno de la obra de captación, obras de protección para evitar el desgaste natural. La obra de captación lateral puede emplearse también en presas derivadoras, ubicándose lateralmente a la presa o en cualquier punto del perímetro del vaso de almacenamiento. La boca de toma debe estar ubicada por debajo del nivel mínimo de las aguas y por encima del posible nivel de embancamiento. Debe estar constituida de un canal o conducto de entrada provisto de rejilla que impida el paso de material flotante y peces. Tanto en el caso de escurrimiento por canal como por conducto, a continuación de la obra de toma, las aguas deben ser conducidas hacia una cámara colectora. El agua del río debe circular por gravedad hacia una cámara desde donde debe ser conducida por bombeo o gravedad a la planta de tratamiento. Inmediatamente después de las rejas debe instalarse una compuerta estanca, capaz de permitir las operaciones de limpieza y mantenimiento y facilitar el aforo de caudales
2.2.2 CÁMARA DE CAPTACIÓN Qmed= 60.94 (l/s) Qmax= 79.3 (l/s) Volumen requerido Vol Vol
Vol
Qmd * t
60.94( l / s )* 60( s ) 3656 (l) 4000 (l) 4 (m³)
2.2.3 CÁMARA Altura= 2 m Ancho= 3m Largo= 1m Volumen de cámara= (2 m*3 m*1 m) = 6 m³ > Volumen requerido (4 m³)
2.2.4 CACULOS CAPTACION LATERAL
= 10,3⁄2"0 ⁄ = 1 2" ≅ 0, 0 125 = 0,03 = 0,6 ⁄ = 1, 5 = 1,79 ∝= 90 = ∗∗. = () si n = 1,79 ∗( 0,=0,00,12503557) ∗ sin 90
Boca rectangular con Rejas Barras circulares de
de diámetro
Espacio entre barrotes
°
= 1 0,=,550,∗570,0630∗0,7936 = ∗ ∗ + 1 = ∗ − 1 ≈ ,,∗, − 1 ≈ = ∗ ∗ = 9 ∗0,3 ∗0,0125 = 0,0225 = + = 0,063 + 0,0225 = 0,0855 = ∗ = = 0,00,8553 ≈ 0,285
6 barras
º
Adoptamos b = 0,3 m
2.3
ADUCCIÓN DEL AGUA.
2.3.1 DEFINICIÓN. Es la conducción o transporte de agua desde la obra de toma hasta la planta de tratamiento o tanque de regulación o directamente a la red de distribución, ya sea por tubería, canal o túnel.
Requerimiento domestico. Requerimiento Público. Necesidades de los propietarios. -
Consumos Comerciales. Consumos Institucionales.
-
Consumos Industriales.
DIÁMETRO [MM]
DEFLEXIONES
100 150 200 250 300 400 450 600 750 900 1000
3º 3º 3º 3º 3º 2º40 2º45 1º45 1º25 1º10 1º051
Selección De Material. Se deben considerar los siguientes factores: 1. Resistencia contra corrosión y agresividad del suelo. 2. Resistencia a esfuerzos mecánicos por las cargas internas como ex ternas. 3. Características de comportamiento hidráulico, presiones de trabajo golpe de ariete. 4. Condiciones de instalación adecuadas al terreno. 5. Condiciones económicas. 6. Resistencia contra la incrustación. 7. Vida útil de acuerdo a la previsión del proyecto. Todos estos datos están catalogados, por ejemplo en PLASMAR. 2.3.2 ADUCCIÓN Es caudal que necesita ser transportado desde la obra de toma hasta la planta de tratamiento o a un tanque de almacenamiento o directamente a la red de distribución.
Es un sistema de aducción por gravedad a presión, que nos presta las siguientes ventajas y desventajas que se muestran a continuación: VENTAJAS
DESVENTAJAS
No existe posibilidad de contaminación
No puede utilizarse material de lugar
No existe evaporación
EL costo del proyecto es mayor
Tiene la facilidad de instalación en terrenos montañosos.
Cálculo del diámetro de la tubería de aducción Se cuenta con los siguientes Datos: Q medio (2023) = 60.94l/s
Q máx.-día (2025) = 79.3 l/s
Q máx.-hor (2025) =
118 l/s
También se tiene: Material
Vel máx. (m/s)
C
Tuberías revestidas HºCº
3
Tuberías de Hº centrifugado Tuberías de AºCº
3.5
Tuberías de PVC
5
140
Tuberías de Fe fundido
5
100
Tuberías de Acero Galvanizado Tuberías de Acero
5
125
5
130
5
Debido a su alto coeficiente de Manning fácil instalación y manejo, para el sistema de aducción se tomara una tubería de PVC.
En el cual se tiene una velocidad máxima de diseño de 5 m/s y una velocidad mínima de 0.6 m/s, pero como este velocidad implica que las tuberías deben ser de menor diámetro, entonces se tomara una velocidad recomendada por la norma Boliviana de 1.6 m /s para que no exista sedimentación en la tubería que es la velocidad mínima de diseño. 2.3.3 CALCULO DEL ÁREA DE LA TUBERÍA. Como nuestro sistema tiene un tanque antes de que ingrese al red entonces se toma para el calculo del diámetro el caudal máximo diario que es: Q max-dia (2023) 79.3 [l/s] De: Q
A
V * A Q
V
Se tiene: A=
0.01586
m2
Calculo del diámetro de la Tubería A
4
D
2
D
4 * A
Se tiene: D = 0.14 M D = 5.594 Pulg Dadoptado = 6 Pulg Se adopta el diámetro de 6 Pulg. Ya que este es un diámetro comercial y es mayor al mínimo requerido.
Velocidades en la tubería D [´´]
D[m]
1,5 2 2,5
0,0381 0,0508 0,0635
Velocidades [m/s] 3,98 2,24 1,43
3 0,0762 0,99 4 0,1016 0,56 Como se puede ver se realizo una verificación de la velocidad para diferentes diámetros comerciales en los cuales se puede ver que entre 1.5 y 4 pulgadas se tiene la velocidad requerida o que entra en las condiciones de la norma Boliviana.
2.3.4 CALCULO DE LA PLANILLA DEL SISTEMA DE ADUCCIÓN El calculo de la planilla del sistema de aducción el cual nos dará a conocer el tipo de tubería que necesita para el sistema de aducción o que tubería se necesitara para la presiçon requerida en el sistema de aducción: En el mercado se puede encontrar varias clases como ser: Para una tubería de PVC: Tipo
La presión que Resiste 90 m.c.a. 120 m.c.a. 150 m.c.a. 400 m.c.a. 800 m.c.a.
Clase 9 Clase 12 Clase 15 Esquema 40 Esquema 80
2.3.5 ADUCCION A PRESION
= 61 = 2730 , = (0,2785 ∗ ∗ ,) == 0,6 =⁄= 61 4 ∗ 4 = = 1000 = 0,100
Tubería PVC clase 12 (C=140;
A partir de Y tomando
Adoptamos D = 100 mm
)
, 61 = 0,2785 ∗ 1401000∗ 0,1, ⁄ = 0, 4 729 = 0,4729 100 Cotas (z) TRAMO D de a mm C 1
2
300 140
2
3
300 140
3
4
300 140
4
5
300 140
5
6
300 140
Clase de tuberias PVC clase 12 PVC clase 12 PVC clase 12 PVC clase 12 PVC clase 12
Q
V
L
J H m z1
z2
Presion disponible dinamica m.c.a.
79,3 0,6 16,7 0 7,85 30925 2665
252,15
2917
260
79,3 0,6 34,4 0 16,2
2665 2670
230,98
2900
255
79,3 0,6 146 0 68,6
2670 2720
112,36
2832,3
205
79,3 0,6 50,4 0 23,7
2720 2725
83,68
2808,6
200
79,3 0,6 97,8 0
2725 2730
32,712
2762,7
195
46
2.3.6 P A R A B OMB E O C ON TINUO
Caudal = 60.94(l/s) Tramo de retención Tr=60 min
Carcamo de bombeo
Linea piezometrica Presion () estatica m
= ∗ = 60.94( )∗ 60 ∗ 610 = 219.384 ==0.3350 = + = 0.50 + 33
Longitud de succion : 5 m Longitud de impulsión :340 m Caudal Q=.60.94(l/s)
= 33,5
Determinación del diámetro de impulsión X= 8 horas (bombeo dia continuo ) Y = 8/24
Adoptamos
= 1.3 8/ ∗ =1,=3 (0.242438) √ 60.94 = 250 = = 60.90.4/1000 2450 = 1.20 ≥ = 250; = 1,65
Es decir adoptamos 10 (plg)
Diámetro de succion
Determinación perdida de carga : Tuberia PVC C=140
, 61 = 0,2785 ∗1401000∗0,2438, = 0.006163 , 61 = 0,2785 ∗ 1401000∗ 0,250,
= 0.00545
Longitudes equivalentes - Impulsión 250 mm - 1 valvula de compueta = 1,20 m - 1 Valvula de retención = 85 m - 1 Codo de 90 = 6.7 m - 1 flotador = 1,2 m
Longitud equivalente =94,1 m Succion 250mm -
1 valvula de compueta = 1,20 m 1 Valvula de retención = 85 m 1 Codo de 90 = 6.7 m 1 flotador = 1,2 m
Longitud equivalente =94,1 m Li= 340 m + 94.1 m = 434.1 m Ls = 5 m + 94.1 m = 99.1 m Perdidas localizadas
= ∗ = 434.1∗ 0.006163 = 2.67 == ∗+= 99.= 12.∗60.7+005450.54 == 0.3.5241 = + = 33,5 + 3.21 = 36,71 = 20 ∗ ∗ = 20 ∗ 100061 ∗ 36,71 = 44,78 ℎ
Altura manométrica
Capacidad de bomba
Adoptamos una bomba P= 50 hp Opcional dos bombas P= 25 hp
2.4
TANQUE
2.4.1 CAPACIDAD DEL TANQUE DE ALMACENAMIENTO (1) En todo el sistema de agua potable debe disponerse de un volumen de agua almacenado, para efectuar la regulación entre la producción de agua y la extracción para el consumo, esencialmente variable. Este volumen de agua almacenado se proyectará considerando que, simultáneamente a la regulación para hacer frente a la demanda, debe lograrse el diseño más económico del sistema de distribución y mantener una reserva prudencial para los casos de interrupción de las líneas de energía o fuentes de abastecimiento. (2) La capacidad del tanque de almacenamiento debe ser igual al volumen que resulte mayor de las siguientes consideraciones: a) Volumen de regulación. b) Volumen contra incendios. c) Volumen de reserva. (3) El Ingeniero proyectista deberá justificar las consideraciones realizadas para el cálculo del volumen total
2.4.2 DISEÑO DE TANQUE
∗∗ = 1000 = 200001000∗150 ∗ 1,2 = 3600 3/
2.4.2.1 VOLUMEN PARA REGULAR V
Vr
Vr
C * Q max* t
0.3 * 3600(m3) *
450( m³)
10(h) 24(h)
2.4.2.2 VOLUMEN CONTRA INCENDIO
3,86
Qi
Qi
Qi
Vi
60
3,86
60
*
p
1000
*
* (1 0,1*
20000 1000
* (1 0,1*
p
1000
)
20000 1000
)
0,275(m·3 / h)
0,275( m·3)
2.4.2.3 VOLUMEN DE RESERVA Vr Vr
Vr
3.6 * Q max* t 3.6 * 3600 *
4 24
600(m3)
2.4.2.4 VOLUMEN ADOPTADO Sera el de regulación (600 m³) puesto que es el mayor y que puede abastecer eventos con el de incendios sin afectar a la población
ALTURA ECONOMICA
= 0,67∗ √ =0, 6=7∗ 2,4√ 600
Adoptamos 2,5 Hlibre= 0,10 Htotal= 2,40 + 0,10 + 0,05 = 2,55
OTRAS DIMENSIONES a=b
ADOPTAMOS =16 m
v2 = a2∗h útil = a = 62,005 = 15,49 m
2.4.3 DIME NS IO NE S DE L TA NQ UE
Al adoptar un volumen de 600 metros cubicos las dimensiones del tanque son las siguientes adoptando una altura de 4 m. Largo:13 Ancho:13 Alto: 4 El tanque diseñado será para un volumen de 676 metros cubicos cumple con con el volumen requerido para la población.
3
RED DE DISTRIBUCIÓN 3.1
DEFINICIÓN.
La red de distribución, está constituida por una serie de tuberías enterradas en las vías publicas generalmente y cerca de los edificios con la finalidad de conducir agua para los previos particulares y puntos públicos. Es el conjunto de tuberías destinadas al suministro de agua potable a los usuarios. Los sistemas de distribución deben cumplir con los siguientes requisitos principales:
Suministrar agua potable al consumidor en la cantidad y la calidad necesaria Proveer suficiente agua para combatir incendios en cualquier punto del sistema.
3.2
DETERMINACION DE CAUDALES POR MÉTODO DE HARDY CROSS.Método de RELAJAMIENTO.
Hardy Cross introdujo un método de ralajamiento o de prueba y errores controlados. El método se basa en el pincipio que las pérdidas de carga son directamente proporcionales al flujo o caudales Además se basa en dos principios o leyes. 1° ) En el nudo de una malla la suma de los caudales igual a cero.
que entran y sales del nudo es
2°) La suma algebraica de las pérdidas de carga a lo largo de un circuito completo es igual a cero. .
3.3
DISTRIBUCIÓN POR GRAVEDAD
(1) La distribución por gravedad se aplica cuando la obra de captación y/o tanque de almacenamiento se encuentra en un nivel superior a la red de distribución y se garantice presión suficiente en toda la red
3.4
INFORMACIÓN NECESARIA
(1) Para el diseño de redes de distribución de agua potable se requiere: a) La concepción básica del sistema de abastecimiento de agua. b) Trabajos topográficos de la localidad y sus áreas de expansión, que incluya:
i) Perímetro urbano de la ciudad.
ii) Áreas de expansión previstas en el plan regulador. iii) Áreas cuyo desarrollo es evidente y no están previstas en el plan regulador. iv) Áreas en las que esta prohibida la ejecución de obras de abastecimiento (parques urbanos, reservas forestales, etc.). v) Vías de ferrocarril y vehiculares existentes y proyectadas. vi) Cursos de agua con sus obras de canalización previstas y proyectadas. vii) Puentes, viaductos y otros pasos de cursos de agua, vías publicas y calles. c) Urbanizaciones existentes, tipo de pavimentos existentes y futuros. d) Relevamiento de las partes del sistema de distribución existente, debidamente localizados en planos topográficos. e) información de componentes de sistemas existentes y otros. 3.5
CAUDALES DISEÑO
(1) La red de distribución debe calcularse para el caudal máximo horario o para el caudal máximo diario mas la demanda contra incendios, utilizando para el diseño el mayor valor resultante. (2) El diseño de la red de tuberías principales debe considerar las distintas etapas del proyecto asi como los caudales calculados para cada una de las mismas. (3) Para el calculo de la red de distribución se debe considerar la zona actual y futura con sus densidades actuales y aquellas consideradas en los planes reguladores urbanos o establecidas por el proyectista sobre la base de información local. (4) Para la definición de áreas específicas se deben considerar los siguientes tipos de ocupación de suelo: a) Áreas residenciales b) Áreas comerciales c) Áreas industriales d) Áreas mixtas (5) Para la definición de los caudales de distribución se debe tomar en cuenta: los consumidores y los puntos significativos para la lucha contra incendios (en caso necesario).
(6) En áreas con desarrollo no planificado se deben fijar consumos globales a ser atendidos a partir de derivaciones previstas en el sistema de distribución. (7) La estimación de los consumos debe ser realizada: Mediante el análisis de los datos de medición, en poblaciones con sistema de abastecimiento de agua con consumo medido. b) Mediante datos de poblaciones próximas considerando el grado de semejanza de las condiciones socioeconómicas, en poblaciones que no dispongan de datos de consumo.
3.5.1 MÉTODO DE LONGITUD UNITARIA
(1) El caudal en el nudo es: Donde: Qi Caudal en el tramo “i” en l/s
Qu Caudal unitario por metro lineal de tuberia en l/s-m Qt= Caudal maximo horario en l/s Lt =Longitud total de tuberia en m Li =Longitud el tramo “i” en m 4
4.1
SISTEMAS DE ALCANTARILLADO SANITARIO
POBLACIÓN DEL PROYECTO
Es el número de habitantes servidos por el proyecto para el período de diseño, el cual debe ser establecido con base en la población inicial. Para la estimación de la población de proyecto se deben considerar los siguientes aspectos:
a) Población inicial, referida al número de habitantes dentro el área de proyecto que debe determinarse mediante un censo de población y/o estudio socioeconómico. Se deben aplicar los datos estadísticos del Instituto Nacional de Estadística para determinar la población de referencia o actual y los índices de crecimiento demográfico respectivos. Para poblaciones menores, en caso de no contar con índice de crecimiento poblacional, se debe adoptar el índice de crecimiento de la población de la capital o del municipio. Si el índice de crecimiento fuera negativo se debe adoptar como mínimo un índice de crecimiento de 1 %. b) Población futura, referida al número de habitantes dentro el área del proyecto que debe estimarse con base a la población inicial, el índice de crecimiento poblacional y el período de diseño.
Población adoptada 30000 habitantes 4.2
ÁREA DEL PROYECTO
Se considera área de proyecto, a aquella que contará con el servicio de alcantarillado sanitario, para el período de diseño del proyecto. La delimitación del área de proyecto debe seguir los lineamientos del plan de desarrollo de la población o planes maestros, o ser establecido de acuerdo a un estudio de áreas de expansión futura. De acuerdo a la magnitud y características de la población, se deben diferenciar claramente las áreas de expansión futura, industriales, comerciales, de equipamiento y áreas verdes. El área de proyecto se debe dividir en subáreas de acuerdo a rangos de densidad poblacional y por sus características socioeconómicas como centros urbanos y zonas periurbanas. En el área rural, se debe diferenciar las áreas de nucleamiento y las áreas de población dispersa y semidispersa.
Se debe señalar claramente los establecimientos educativos, cuarteles, hospitales, centros deportivos y otras instituciones, así como la capacidad de los mismos, que representan consumos de carácter comercial, público / institucional a ser considerados especialmente en el diseño de redes de recolección y evacuación de aguas residuales.
4.2.1 ÁREAS TRIBUTARIAS Los caudales para el diseño de cada tramo pueden ser obtenidos en función de su área tributaria. Para la delimitación de áreas se debe tomar en cuenta el trazado de colectores, asignando áreas proporcionales de acuerdo a las figuras geométricas que el trazado configura (véase figura 2). La unidad de medida es la hectárea (ha). El caudal de diseño debe ser el que resulta de multiplicar el caudal unitario (L/s/ha) por su área correspondiente. Un tramo puede recibir caudales adicionales de aporte no doméstico (Industria, comercio y público) como descarga concentrada. Figura
[hab por cada 15000
lado]
30000
[hab totales]
150
[m2*vivienda]
4450000
[m2]
45
[ha]
Area Influencia
4.2.2 DOTACIÓN MEDIA DIARIA La contribución de las aguas residuales depende principalmente del abastecimiento de agua. Para el dimensionamiento del sistema de alcantarillado sanitario debe ser utilizado el consumo de agua efectivo per cápita, sin tomar en cuenta las pérdidas de agua.
Dotación del proyecto demanda inicial sera de: D=
182
[l/hab/d]
4.2.3 COEFICIENTE DE RETORNO El coeficiente de retorno (C) es la relación que existe entre el caudal medio de aguas residuales domésticas y el caudal medio de agua que consume la población. Del total de agua consumida, solo una parte contribuye al alcantarillado, pues el saldo es utilizado para lavado de vehículos, lavado de aceras y calles, riego de jardines y huertas, irrigación de parques públicos, terrazas de residencias y otros
Se adopto c=0,8
4.2.4 INFILTRACIÓN LINEAL (QINF) Las contribuciones indebidas en las redes de sistemas de alcantarillado sanitario, pueden ser originarias del subsuelo - genéricamente designadas como infiltraciones - o pueden
provenir del encauce accidental o clandestino de las aguas pluviales. Las aguas del suelo penetran a través de los siguientes puntos: ● Por las juntas de las tuberías ● Por las paredes de las tuberías ● En las estructuras de las cámaras de inspección o pozos de visita, cajas de inspección,
cajas de paso, tubos de inspección y limpieza y terminales de limpieza
El aporte del caudal por infiltración se debe establecer con base a los valores de la tabla 2.5. El caudal de infiltración lineal es igual a (qinf) por la longitud (L) del tramo del colector (m).
4.2.5 CONEXIONES ERRADAS (QCE) Se deben considerar los aportes de aguas pluviales al sistema de alcantarillado sanitario, provenientes de malas conexiones (QCE) (de bajantes de tejados y patios). Estos aportes son función de la efectividad de las medidas de control sobre la calidad de las conexiones domiciliarias y de la disponibilidad de sistemas de recolección y evacuación de aguas pluviales. El caudal por conexiones erradas debe ser del 5 % al 10 % del caudal máximo horario de aguas residuales domésticas. Valores mayores a este rango deben ser justificados por el proyectista. QCE debe ser estimado para las condiciones iniciales y finales de operación del sistema.
4.2.6 COEFICIENTES DE PUNTA (M) El coeficiente de punta “M” es la relación entre el caudal máximo horario y el caudal
medio diario.
La relación de Pöpel para poblaciones que varían de 5 000 a 250 000 hab. Y también se debe tomar en cuenta los coeficientes de variación de caudal k1 y k2.
Se adopto M=1.80
4.2.7 CAUDAL MÁXIMO HORARIO DOMÉSTICO (QMH) El caudal máximo horario es la base para establecer el caudal de diseño de una red de colectores de un sistema de recolección y evacuación de aguas residuales. El caudal máximo horario del día máximo, se debe estimar a partir del caudal medio diario, mediante el uso del coeficiente de punta “M” y para las condiciones inicial y final del
proyecto. El caudal máximo horario está dado por:
Dado que nuestro Q max diario es igual a 79,3(l/s) Qmax-h=142.74 (l/s)
4.3
CRITERIOS DE DISEÑO
4.3.1 ECUACIONES PARA EL DISEÑO Para los cálculos hidráulicos, se uso la ecuación de Manning 4.3.1.1 ECUACIÓN DE MANNING
Donde: V Velocidad, en m/s n Coeficiente de rugosidad de Manning adimensional RH Radio hidráulico, en m S Pendiente, en m/m
4.3.1.2 SECCIÓN LLENA Las relaciones geométricas para la sección circular son: - Área:
-Perímetro:
- Radio hidráulico:
- Velocidad:
- Caudal:
4.3.1.3 COEFICIENTE “N” DE R UGOSIDAD El coeficiente de rugosidad de Manning (n) debe tomar un valor de 0,013 en alcantarillados sanitarios, para cualquier tipo de material de tubería. Es decir la película biológica formada hace que este coeficiente sea uniforme independiente del material.
4.3.1.4 DIÁMETRO MÍNIMO En las redes de recolección y evacuación de aguas residuales, la sección circular es la más usual para los colectores, principalmente en los tramos iniciales. El diámetro mínimo permitido en redes de sistemas de recolección y evacuación de aguas residuales tipo alcantarillado sanitario convencional y/o no convencional (alcantarillados condominial, simplificado y modular 100 % plástico) es 100 mm (4 plg) con el fin de evitar obstrucciones de los conductos por objetos relativamente grandes introducidos al sistema. Para el alcantarillado de pequeño diámetro sin arrastre de sólidos el diámetro mínimo es de 50 mm (2 plg).
4.3.1.5 CRITERIO DE LA TENSIÓN TRACTIVA Cada tramo debe ser verificado por el criterio de la tensión tractiva media de valor mínimo . En los tramos iniciales la verificación de la tensión tractiva mínima no debe ser inferior a 0,60 Pa.
La ecuación de la tensión tractiva está definida por:
Donde:
Tensión tractiva media, en Pa
ρ
Densidad del agua, 1 000 kg/m3
g
Aceleración de la gravedad, 9,81 m/s2
RH
Radio hidráulico, en m
S
Pendiente del tramo de tubería, en m/m
4.3.1.6 PENDIENTE MÍNIMA La pendiente de cada tramo de la red no debe ser inferior a la mínima admisible calculada de acuerdo con 2.4.5.1 y ni superior a la máxima calculada según el criterio de la tensión tractiva según 2.4.4.
4.3.1.7 PROFUNDIDAD MÍNIMA DE INSTALACIÓN La profundidad d e la tubería debe ser tal que permita recibir los afluentes “por gravedad” de las instalaciones prediales y proteger la tubería contra cargas externas como el tráfico de vehículos y otros impactos. La profundidad mínima debe ser aquella que esté por debajo de la cota de conexión predial del vecino, garantizando que éste sea atendido. Las profundidades deben ser suficientes para permitir las conexiones a la red colectora.
Distancia entre elementos de inspección
La distancia máxima entre estructuras de conexión de colectores debe estar determinada por la trama urbana, los equipos disponibles de limpieza y el comportamiento hidráulico del flujo. En caso de que la trama urbana y el comportamiento del flujo limiten la distancia máxima, ésta debe ser de 50 m a 70 m, si la limpieza de los colectores es manual y debe ser de 150 m, si es mecánica o hidráulica. En emisarios o colectores principales, donde las entradas son muy restringidas o inexistentes, la distancia máxima entre estructuras de inspección debe incrementarse en función del tipo de mantenimiento, la cual es del orden de 200 m.
Longitud adoptada para la distancia entre cámaras 80m
4.4
ETAPAS DE CONSTRUCCIÓN
El proyecto elaborado de acuerdo al período de diseño establecido debe permitir la construcción de la red por etapas. Deben definirse las obras mínimas que corresponden a cada etapa a fin que la red satisfaga las condiciones para las cuales fue prevista. No deben considerarse etapas de construcción en las obras de expansión de la red que son ejecutadas en forma continua durante el período de la validez del proyecto con el fin de atender el incremento gradual de la población servida.
4.4.1 MATERIALES La elección del material de las tuberías debe ser realizada sobre la base de las características de las aguas residuales, las cargas externas actuantes, las condiciones del
