REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA

FACULTAD DE INGENÍERIA ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL

DISEÑO DEL ACUEDUCTO PARA EL SECTOR HATICO VALERA, ESTADO TRUJILLO.

Trabajo Especial De Grado Para Optar Al Título De: Ingeniero Civil

REALIZADO POR LOS BACHILLERES:

RAMIREZ M., CESAR A.

CI. 18.348.549

RAMIREZ M., GIOVANNI A. C.I. 16.882.226

TUTOR ACADÉMICO:

PROFESOR: DAVID SOCORRO

MARACAIBO, JULIO DEL 2011.

DERECHOS RESERVADOS

DISEÑO DEL ACUEDUCTO PARA EL SECTOR HATICO, VALERA, ESTADO

TRUJILLO.

Giovanni A. Ramírez M. Cesar A. Ramírez M. C.I. N° 16.882.226 C.I. N° 18.348.549 Calle 79, con av. 3H calle 79, con av. 3H Ing.alejandroramirez@hormail.com ing.cesaramirez@gmail.com

____________________

Ing. David Socorro TUTOR ACADÉMICO

DERECHOS RESERVADOS

Este jurado aprueba el Trabajo Especial de Grado titulado. ¨DISEÑO DEL ACUEDUCTO PARA EL SECTOR HATICO, VALERA, ESTADO TRUJILLO, que los bachilleres RAMIREZ MANCINI GIOVANNI ALEJANDRO Y RAMIREZ MANCINI CESAR ANDRES, presentan para optar al título de INGENIERO CIVIL.

JURADO EXAMINADOR

ING. DAVID SOCORRO

ING. RAMON CADENA ING. SILVIA GARCIA

ING. NANCY URDANETA C.I.: 5.818.597

DIRECTORA DE ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

ING. OSCAR URDANETA DECANO DE LA FACULTA DE INGENIERIA

DERECHOS RESERVADOS

AGRADECIMIENTOS

A Dios por darme la gran familia que me regalo. Por permitirme llegar hasta este

momento tan importante en mi vida.

A mis Padres, por su buena voluntad, ayuda y apoyo en todo momento. Al Profesor David Socorro por brindarnos sus conocimientos y colaboración en la

elaboración de este trabajo especial de grado.

A la Profesora Johana Boza, por guiarnos e impartirnos conocimientos

metodológicos.

A la Profesora Silvia García por brindarnos sus conocimientos y sugerencias. A la Empresa Hidráulica Trujillana por su valiosa colaboración. A mis Profesores por impartirnos sus conocimientos y brindarnos su colaboración. A mis Amigos y Compañeros que siempre estuvieron cuando los necesite.

GIOVANNI A. RAMÍREZ MANCINI.

DERECHOS RESERVADOS

AGRADECIMIENTOS

A Dios por darme la gran familia que me regalo. Por permitirme llegar hasta este

momento tan importante en mi vida.

A mis Padres, por su apoyo incondicional en todo momento. Al Profesor David Socorro por brindarnos sus conocimientos y colaboración en la

elaboración de este trabajo especial de grado.

A la Profesora Johana Boza, por guiarnos e impartirnos conocimientos

metodológicos.

A la Profesora Silvia García por brindarnos sus conocimientos y sugerencias. A la Empresa Hidráulica Trujillana por su valiosa colaboración. A mis Profesores por su dedicación y brindarnos sus conocimientos. A mis Amigos y Compañeros que siempre estuvieron cuando los necesite.

CESAR A. RAMÍREZ MANCINI.

DERECHOS RESERVADOS

ÍNDICE GENERAL

Pagina

CAPÍTULO I: “EL PROBLEMA”

1.1 Planteamiento del problema………………………………………………………16

1.2 Objetivos de la investigación……………………………………………………...17

1.2.1 Objetivo general…………………………………………………………..17

1.2.2 Objetivos específicos…………………………………………………......17

1.3 Justificación e importancia…………………………………….………………......18

1.4 Delimitación……………………………………………………………....…………19

1.4.1 Delimitación espacial……………………………………………………..19

1.4.2 Delimitación temporal……………………………………………….…….19

1.4.3 Delimitación científica…………………………………………………….19

CAPÍTULO II: “MARCO TEÓRICO”

2.1 Antecedentes de la investigación….………..…………………………………..…21

2.2 Fundamentos teóricos…………………………………………...………………….23

2.3 Acueducto…………………………………………………….………...…………....23

2.3.1 Dotación de Agua Potable..………………….…………………….……….23

2.3.2 Agua Potable…………..…………………….…………………………….…24

2.3.3 Crecimiento Poblacional…………………….……………………………....24

2.3.4 Crecimiento Industrial y Comercial.…………….…………….……………25

2.3.5 Métodos de cálculo del acueducto…………….………………………….. 25

2.3.5.1 Método de Hardy Cross………..…………………………………. 25

2.3.5.2 Método de Hanzen Williams…..……………………………,……. 26

2.3.5.3 Tubería de Distribución.…………..…………………………………..27

DERECHOS RESERVADOS

2.3.5.4 Tubería P.V.C…….…...…………..…………………………………. 28

2.3.5.5 Tubería de hierro galvanizado...…………………………………. 29

2.3.5.6 Tubería de Hierro Fundido...………………………….…………...29

2.3.5.7 Tubería de Acero y Hierro Dulce.…………………….…………...29

2.4 Fuentes de Captación……………………………………….………...…………....30

2.4.1 Fuentes Superficiales……..………………….…………………….……….30

2.4.1.1 Precipitación Convectiva...……………………………….……….31

2.4.1.2 Precipitación Orográfica....……………………………….……….31

2.4.1.3 Fuentes Subterráneas......……………………………….……….31

2.4.2 Calidad del Agua…………..………………….…………………….……….32

2.4.2.1 Agua Subterráneas......……………………………….….……….32

2.4.2.2 Agua Superficial….......……………………………….….……….32

2.5 Obras de Captación……………………………….……….…..……...…………....34

2.5.1 Obras de Captación en Aguas Superficiales..………………….……….34

2.5.2 Obras de Captación en Ríos…………………..………...………….….….34

2.5.2.1 Torres Tomas…..….......………………………………….……..….35

2.5.2.2 Estaciones de Bombeo Flotante………………….…….……...….35

2.5.2.3 Estaciones De Bombeo Sobre Plataforma Móvil.…………...….35

2.5.2.4 Estaciones De Bombeo Fijas de Toma Directa….……...……….35

2.5.2.5 Captación Directa por Gravedad o Tubería……...………...…….36

2.5.2.6 Canal de Derivación..………….……………...……...…………….36

2.5.3 Obras de Captación en Lagos……………………………………………..36

2.5.4 Obras de Tomas en Presas………………………..………………………37

2.5.5 Obras de Captación en Fuentes Subterráneas………...…………….…37

2.5.5.1 Pozos Pocos Profundos………………….…...…….………..…….37

2.5.5.2 Pozos Excavados…….………………..……...….…..……………...38

2.5.5.3 Pozos Profundos.……………………………...……..……………...38

2.5.5.4 Galerías Filtrantes...….……………………...……..…..……………38

DERECHOS RESERVADOS

2.6 Regularización…………………………….….…………….…..……...…………....38

2.7 Parámetros de Diseño del Acueducto……..…………….…..……...…………....39

2.7.1 Crecimiento Poblacional……..…...……………..………………….……...39

2.7.2 Determinación de la Población de Diseño..……………………..……….39

2.7.3 Dotación……………………………………….……………………..……….39

2.7.4 Determinación de Gastos de Diseño…...….……………………..……….40

2.8 Variable………..…………………………………………….…..……...…………....42

2.8.1 Definición Conceptual…………………...….……………………..……….42

2.8.2 Definición Operacional...………………...….……………………..……….42

2.8.3 Cuadro de Variables... …………………...….……………………..……….43

CAPÍTULO III “MARCO METODOLÓGICO”

3.1 Tipo de investigación………………………………….……………..…………….45

3.2 Diseño de la investigación………………………………………………...………46

3.3 Unidad de análisis…………………………………………………………...……..47

3.4 Técnicas de recolección de datos….………...……………………………………48

3.5 Instrumentos de Medición……….………………………………………...……....49

3.6 Validez del Instrumento….……….………………………………………...……....49

3.6 Procedimiento Metodológico………….…………………………………...……....50

CAPÍTULO IV “ANALISIS Y PRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS”

4.1 Evaluación del sistema actual……….…………………………...……………….57

4.2 Estimación del Caudal de Diseño…….…………….…………..……...….……...64

4.3 Desarenador……………………………………………………….……..………....70

4.4 Capacidad y Ubicación del tanque de almacenamiento...….....……………….78

4.5 Red de Distribución de Agua Potable…………….............................................82

CONCLUSIONES………………………………………………………..………….…..93

DERECHOS RESERVADOS

RECOMENDACIONES……….…….…………………………………………………..95

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS….….….…………………………………………96

DERECHOS RESERVADOS

INDICE DE FIGURAS

PAG. Figura N° 3.1 Ubicación del sector Hatico .……………..………………………...… 48

Figura N° 4.1 Fuente de captación actual .……………………….……...….....…… 59

Figura N° 4.2 Obra de captación actual ...………..…………..………………...…… 59

Figura N° 4.3 Tubería de captación actual ……..……………………....………..…. 60

Figura N° 4.4 Tanque de almacenamiento actual .…………………….……..……. 61

Figura N° 4.5 Desarenador artesanal .…….………………….…………………..…. 61

Figura N° 4.6 Tubería de distribución actual ……..…………………………….…… 62

Figura N° 4.7 Área de posible expansión .……………………………………..….... 64

Figura N° 4.8 Velocidad de sedimentación …………………………………...…...…71

Figura N° 4.9 Planta del desarenador ..………………………………………..…..…76

Figura n° 4.10 Corte A-A Desarenador …………………………….……………...… 76

Figura N° 4.11 Zona de entrada del desarenador ………………………………….. 77

Figura N° 4.12 Zona de salida del desarenador ……………………………..…….. 78

Figura N° 4.13 Dimensiones del tanque (Planta) ……..……………………..…….. 82

Figura N° 4.14 Croquis de la red de distribución ……………………………..……. 89

Figura N° 4.15 Detalle de conexiones .……..…………………………..…………… 90

Figura N° 4.16 Curvas de nivel …..………..………………..……..…...……………. 91

DERECHOS RESERVADOS

INDICE DE TABLAS

Pág.

2.1 Tipos de tuberías según el material…………………………………..…………...27

3.1 Dotación para viviendas unifamiliares………………………………..…………...51

4.1 Evaluación del sistema actual….………………………………………………….62

4.2 Tipo de consumo, sector y gasto de incendio…...……………………………….66

4.3 Delimitación de áreas….………………………………………………...………….66

4.4 Calculo de la dotación de viviendas existentes………………………………….67

4.5 Resultados de estimación de viviendas futuras………………………………….69

4.6 Resultados del caudal de diseño……………….………………………………….69

4.7 Valores de sedimentación válidos en sedimentación libre para partículas de arena de densidad 2,65……………..………………………………………………....72

4.8 Diámetro de partículas…..…………………………………………….……...…….73

4.9 Resultados del diseño del desarenador………… ……………………..…….…..75

4.10 Resultados del volumen mínimo de almacenamiento de agua potable….…80

4.11 Dimensión del tanque de almacenamiento …………….…………...………...80

4.12 Dotación por área de vivienda……………..………………………..…………...83

4.13 Dotación por área de vivienda…………………………………………………..85

4.14 Relación diámetro velocidad economía …………..……...…………………….86

4.15 Calculo de red abierta ………………...………………………………..………...87

5.7 Calculo de las presiones …….……...………………………………..…………...88

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4.17 Calculo de la red cerrada……..……...………………………….…..…………...89

4.18 Calculo de las presiones…….……...………………………………..…………...89

4.19 Calculo de la red abierta anexa…….……...………………………………..…...90

4.20 Calculo de las presiones…….……...………………………………..…………...90

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RAMIREZ MANCINI, CESAR ANDRES, RAMIREZ MANCINI GIOVANNI ALEJANDRO.DISEÑO DEL ACUEDUCTO DEL SECTOR HATICO, MUNICIPIO VALERA, ESTADO TRUJILLO”. Trabajo Especial de Grado para Optar al Título de Ingeniero Civil. Universidad Rafael Urdaneta. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería Civil, Maracaibo, Estado Zulia, Julio 2.011.

RESUMEN

El propósito de esta investigación tiene como objetivo general, diseñar un acueducto en el Sector Hatico, Municipio Valera, Estado Trujillo, que satisfaga las necesidades de la población y cumpla con las especificaciones técnicas requeridas, para solucionar la problemática de la localidad, ya que existe una red de distribución, la cual era destinada al riego agrícola. Con el crecimiento demográfico, económico y social, la ciudad se ha expandido a zonas rurales, como es el caso del urbanismo, que en este sentido tiene una proyección a futuro de crecimiento poblacional. Cabe destacar que durante la evaluación de la red actual, fue posible adaptar algunas obras al sistema de distribución de agua potable que se diseñó. Mediante cálculos hidráulicos, información recopilada de la Hidrológica de los Andes, de agua y siguiendo los parámetros de la norma sanitaria, se proyectó un desarenador adecuado para el caudal que se requería, la capacidad del tanque de almacenamiento, ubicación y altura piezometrica, los diámetros de las tuberías y las presiones adecuadas. Se obtuvieron resultados satisfactorios que pueden ser aprovechados por la comunidad para mejorar su calidad de vida, así como recomendaciones para el tratamiento de agua potable. Palabras claves: diseño, acueducto, Hatico, red de distribución. Correo electrónico: ing.cesaramirez@gmail.com Correo electrónico: ing.alejandroramirez@hotmail.com

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RAMIREZ MANCINI, CESAR ANDRES, RAMIREZ MANCINI GIOVANNI ALEJANDRO. DESIGN OF WATER SUPPLY OF THE TOWN HATICO, OF THE CITY VALERA, STATE TRUJILLO”. Special degree work to qualify for the title of civil engineering. University Rafael Urdaneta. Faculty of Engineering, School of Civil Engineering, Maracaibo, State Zulia. July of 2.011.

ABSTRACT

The purpose of this study's general objective is to design an aqueduct Hatico Sector, Municipality Valera, Trujillo State, which meets the needs of the population and meet the specifications required to solve the problems of the locality, as there a distribution network, which was intended for irrigation, with population growth, economic and social development, the city has expanded to rural areas, as is the case in our planning, in this sense is a projection of future growth population. Note that during the evaluation of the existing network, it was possible to adapt some works to the distribution system of potable water design. By hydraulic calculations, Hydrological information gathered from the Andes, water and following the parameters of the health standard, we project a sand trap suitable for the flow required, the storage tank capacity, location and pressure head, the diameters of pipes and pressure. We obtained satisfactory results that can be used by the community to improve their quality of life, as well as recommendations for treatment of drinking water Keywords: design, water supply, Hatico, distribution network. Email: ing.cesaramirez@gmail.com Email: ing.alejandroramirez@hotmail.com

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INTRODUCCIÓN

EL incremento de la población desmesurado, ha afectado todos los servicios

básicos y principalmente el del agua, que es un recurso vital y sanitario mal

aprovechado. A la par, las distintas áreas destinadas a otros usos, cercanas a las

ciudades se han urbanizado. Ante tales hechos, los entes competentes no tienen

la cobertura para solucionar los problemas, debido a que funcionan con

presupuestos destinados a las partes urbanas de la ciudad, olvidando los sectores

satélites que se han formado con el pasar de los años. Sin embargo, las

comunidades organizadas han creado sus redes del vital líquido de forma

artesanal, pero con deficiencias técnicas, las cuales se analizaran en este trabajo

de investigación, para arrojar resultados y recomendaciones en el sistema de

distribución de agua potable.

Aunado a esto, los recursos hídricos deben ser aprovechados con buen uso, para

este diseño se tomó en cuenta la conservación de la cuenca de la cual se

abastece el sector. En este sentido otra de las problemáticas y la más importante,

en la cual establecemos recomendaciones, es el tratamiento que debe llevar el

agua, puesto que existen antecedentes de epidemias que han surgido en el

mundo (cólera) a través del consumo del vital líquido.

Esta investigación está basada en el diseño de un nuevo acueducto para el Sector

Hatico, Municipio Valera, Estado Trujillo. Ya que el existente se realizó para la

producción agrícola. Esta localidad se ha urbanizado y las redes que fueron

destinadas para riego, ahora son para el consumo humano, causando demandas

de agua distintas al que fue diseñado. Cabe destacar que los organismos han

examinado la calidad del agua, obteniendo resultados óptimos, ya que la fuente de

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abastecimiento proviene de manantiales de una cuenca virgen, sin algún tipo de

contaminación.

El trabajo especial de grado está estructurado tal y como se muestra a continuación: El Capítulo I, está conformado por el planteamiento del problema, objetivo general

junto con los objetivos específicos del sistema, justificación, delimitación temporal,

espacial y científica. Para ello fue necesario recopilar información necesaria de los

problemas de fallas de agua a las cuales se ven sometidas, los habitantes del

Sector Hatico, Valera, Estado Trujillo, justificando las necesidades de la población

por el suministro del vital líquido.

El Capítulo II, está vinculado al marco teórico, el cual hace referencia a bases

teóricas, antecedentes de investigaciones similares que aportan información,

bases teóricas y definición de términos básicos. En este capítulo se describe de

forma explicativa los métodos y componentes del sistema de distribución de agua

potable.

El Capítulo III, se refiere a la metodología a utilizar en el presente Trabajo

Especial de Grado, el cual es una investigación descriptiva, posee población y

muestra, técnicas de recolección de datos, validez de instrumentos de medición y

estructuración de las fases de investigación. En este capítulo se expresa la

metodología a seguir para el diseño del acueducto del sector Hatico, Valera,

Estado Trujillo.

El Capítulo IV, tiene que ver con las conclusiones derivadas del desarrollo del

trabajo, para ello fue necesario el análisis de la información recolectada y en base

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a esos resultados proponer la solución más adecuada, que satisfaga al

cumplimiento de los objetivos planteados.

Para el diseño de este acueducto, se hizo necesaria la realización de una

inspección técnica en sitio, a fin de aprovechar las obras existentes.

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CAPÍTULO I

EL PROBLEMA

1.1 Planteamiento y formulación del problema

El agua es uno de los recursos naturales para el hombre sin el cual no puede

existir. La disponibilidad de suficiente cantidad de agua para abastecer una

determinada población, depende del volumen del requerido, la ubicación de la

fuente de abastecimiento, la cantidad disponible en la misma, la calidad y la

posible existencia de elementos contaminantes. El agua proveniente de la fuente

de abastecimiento es captada por medio de una toma y transportada por tuberías

hasta la población a servir donde mediante una red de distribución (acueducto) se

suministra agua a cada una de las viviendas.

Hace 20 años en el Sector Hatico, Municipio Valera, Estado Trujillo, se diseñó una

red de tuberías que abastecía al riego agrícola, a través de los años, los terrenos

que eran destinados a la producción agropecuaria pasaron a ser parcelas

urbanizadas, las cuales realizaron tomas indiscriminadas de la red antes

mencionada, lo que hoy en día es insuficiente para el transporte del vital líquido,

además de causar averías en las tuberías domésticas, debido al incremento

demográfico que superó el diseño para el que fue realizado, lo que ha causado un

declinamiento en el caudal de la tubería y constantes interrupciones en el servicio.

La falta de mantenimiento y conservación ha dado como consecuencia fallas en el

tanque de almacenamiento, puesto que presenta grietas, filtraciones y su

capacidad no abastece las necesidades mínimas, las constantes conexiones

indiscriminadas tanto en las líneas de aducción como en el propio sistema de

conducción originan pérdidas de presión y persistentes fugas en el sistema.

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17

La escasez de los recursos hídricos, ha originado brotes de epidemias como el

dengue, por incumplir con los requerimientos mínimos de almacenamiento de

agua en recipientes adecuados, las condiciones sanitarias se ven afectados

explícitamente en cada una de las familias del sector, originando malos olores y

malestar en general.

Es por ello que se hace necesario un estudio que permita conocer la población

actual, considerando los sectores de crecimiento urbano. Se propone un diseño de

un acueducto que satisfaga las necesidades de la población en general, que

garantice el servicio del vital líquido con las dotaciones establecidas por norma

para cada habitante y una presión optima en las zonas más desfavorables y de

esta forma solucionar problemas sanitarios que limitan el desarrollo social de la

región, ya que este es un sector satélite de la ciudad de Valera.

1.2 Objetivos de la Investigación 1.2.1 Objetivo General Diseño del Acueducto Para el Sector Hatico, Valera, Estado Trujillo.

1.2.2 Objetivos Específicos

• Evaluar el sistema actual de distribución de agua potable para el sector

Hatico, Valera, Estado Trujillo.

• Estimar la población de diseño.

• Proyectar un desarenador.

• Calcular la capacidad y ubicación de un tanque de almacenamiento.

• Realizar una red de distribución de agua potable.

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1.3 Justificación e importancia

La investigación se justifica, porque el diseño de una nueva red de acueductos, en

el Sector Hatico, Valera, Estado Trujillo, contribuiría a la comunidad en el

desarrollo urbano y comercial, pues solventaría la escasez de agua que pudiera

estar afectando las comunidades garantizando el vital líquido en los diferentes

puntos que conforman el sistema, obteniendo una mejor calidad de vida,

condiciones sanitarias, bienestar en la población y un mayor desempeño comercial

e industrial.

Se determinó la demanda actual de la población y el estado en que se encuentra

el acueducto, con el fin de presentar soluciones para mejorar su funcionamiento

así como también un diseño de red de distribución para una población futura con

el cual se diseñó el acueducto que logre satisfacer los requerimientos básicos con

las comunidades afectadas.

En el aspecto económico, se verá reflejado un cambio drástico en el cual la

incorporación comercial e industrial tendrá un impulso hacia el desarrollo, ya que

el sector estará en unas mejores condiciones de vida y la población disminuirá el

gasto que tiene en las altas facturas de los transportistas de agua potable que

surten en el sector, aunado a esto los gastos en enfermedades.

Desde el punto de vista social, representará un gran aporte a través del análisis

del mejoramiento y el diseño de un nuevo acueducto en busca de una mejor

calidad de vida, permitiendo realizar diversas tareas a la población como el aseo

personal, desarrollo comercial.

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19

En cuanto al aspecto metodológico, se propone facilitar un método para estimar el

crecimiento de la población futura, las posibles fuentes y obras de captación,

sistemas de aducción, regularización y el diseño de la red de distribución de agua

potable, todo ello con la finalidad de obtener datos para un análisis y propuesta de

un nuevo acueducto lo que implicará la utilización de programas de calculo

hidráulico, diseñados y aplicados por los investigadores que contribuirán en gran

parte para determinar los caudales en los diferentes tramos que conforman el

pueblo.

1.4 Delimitación

1.4.1 Delimitación Espacial Sector Hatico, Municipio Valera, Estado Trujillo. 1.4.2Delimitación Temporal Periodo comprendido entre enero del 2011 y agosto del 2011.

1.4.3 Delimitación científica Se diseñó una nueva red de distribución de agua potable, mediante la cual se

usaron los distintos métodos técnicos, a fin de determinar la población de diseño,

fuentes, obras de captación, almacenamiento y regularización con el objeto de

calcular los caudales y poder definir diámetros y presiones que conforman la red.

Utilizando las normas vigentes establecidas por organismos públicos competentes

(HIDROANDES).

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CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

Una vez realizada la revisión bibliográfica pertinente se elaboró el marco teórico,

haciendo énfasis sobre los antecedentes, fundamentos teóricos, investigaciones

por estudiosos de la materia, términos básicos y sistema de variables, para así

sustentar teóricamente cada uno de los objetivos planteados.

2.1 Antecedentes de la investigación

El desarrollo de este trabajo está basado en una profunda investigación acerca de

estudios realizados o similares al tema de estudio, se lograron tomar las siguientes

fuentes bibliográficas:

Magaña Orosco, Vidal. “Estudio de alternativas para el diseño hidráulico del acueducto arcediano-Guadalajara”. Tesis. Universidad Nacional Autónoma de

México. Facultad de Ingeniería. Programa de Maestría y Doctorado en Ingeniería.

2.006.

El crecimiento de la población de la zona de Conurbada de Guadalajara, aunado a

la frágil situación que vive su principal fuente de abastecimiento de agua, el lago

de Chápala, son factores determinantes que señalan como indispensable e

inaplazable disponer de la nueva fuente de abastecimiento de agua que ofrece el

sitio arcediano, donde se podrán captar 6.6 m3/s del rio Verde, más 3.8 m3/s del rio

Santiago, con lo cual se contaría con 10.4 m3/s para satisfacer el déficit actual y la

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21

del lago Chápala y a reducir la sobre explotación de los acuíferos hasta lograr su

equilibrio y restauración. Por ello, los gobiernos estatal y federal, a través de

distintos organismos especializados, han hecho esfuerzos para llevar a cabo la

construcción de una presa de almacenamiento que permita aprovechar las aguas

de los dos ríos mencionados.

Observando lo señalado en el párrafo anterior, el trabajo realizado pretendió

sumar esfuerzos al ocuparse del estudio de diferentes alternativas para el diseño

hidráulico del acueducto que se requiere para conducir el agua, desde el

almacenamiento en Arcediano, hasta la planta potabilizadora de San Gaspar,

situado en el extremo noreste de la Zona Conurbada de Guadalajara. Entre sus

propósitos y quizás, sus principales aportaciones, está la de constituirse como un

documento de consulta en el que pueden observarse los resultados de diferentes

estudios y análisis realizados para determinar cuál de las alternativas de

acueducto estudiadas representa la mejor opción tanto hidráulica como

económicamente.

El trabajo anterior se relaciona ampliamente con el trabajo debido a que estudia

varios modelos de acueductos para elegir el más óptimo económicamente e

hidráulicamente.

Rodríguez Veracierta, María Andreina. “Propuesta de rehabilitación del sistema de agua (Acueducto) de la comunidad “La Miel” en la Parroquia Gustavo Cegas de León del Municipio Autónomo “Simón Planas” del Estado Lara”.

Trabajo Especial De Grado. Universidad Rafael Urdaneta. Facultad de Ingeniería.

Escuela de Ingeniería Civil. 2.005.

La problemática de la comunidad La Miel tiene su origen en el crecimiento de

forma anárquica y desorganizada de su población en la última década, lo cual

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22

generó un deterioro significativo en el sistema de distribución de agua potable

(acueducto). Dicho sistema presentaba redes insuficientes, niveles de presión que

no alcanzan los niveles adecuados, y el agua no contabilizada (bien sea por falta

de medición, bien debido a fugas) representa porcentajes importantes.

La investigación estudió la problemática, elaborando un análisis detallado de todos

los componentes del sistema de distribución de agua (acueducto), con la intención

de detectar una solución que, contemplando los interesés de todos aquellos que

se encuentren vinculados a la problemática planteada, provea bienestar a la

sociedad y el desarrollo de dicha comunidad.

Así, basados en el análisis del modelo matemático implementado, se propuso una

solución alternativa que permitía un óptimo manejo y control de dicho acueducto.

Además, dicho modelo permitió ejecutar cualquier alternativa que se crea

conveniente y su simulación correspondiente en periodos prolongados (uno o

varios días) haciendo un seguimiento en la evolución de los caudales en las

tuberías, las presiones en los nodos y los niveles en los depósitos de una manera

computarizada.

El trabajo anterior se relaciona como antecedente ya que es un trabajo sobre el

análisis de un acueducto con un modelo matemático y de una población

específica, aunado al hecho que se tomaron en cuenta la fundamentación teórica

y metodológica.

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2.2 Fundamentos teóricos 2.3 Acueducto Es un sistema o conjunto de sistemas de irrigación que permite transportar agua

en forma de flujo continuo desde un lugar en el que ésta accesible en la

naturaleza, hasta un punto de consumo distante. Cualquier asentamiento humano,

por pequeño que sea, necesita disponer de un sistema de aprovisionamiento de

agua que satisfaga sus necesidades vitales. La solución más elemental consiste

en establecer el asentamiento de la población en las proximidades de un río o

manantial, desde donde se acarrea el agua a los puntos de consumo. Otra

solución consiste en excavar pozos dentro o fuera de la zona habitada o construir

presas. Pero cuando la población alcanza la categoría de auténtica ciudad, se

hacen necesarios sistemas de conducción que obtengan el agua en los puntos

más adecuados del entorno y la aproximen al lugar donde se ha establecido la

población.

Incluso cuando la población estaba a orillas de un río, la construcción de

conducciones era la mejor forma de garantizar el suministro, en vez de extraer el

agua del río que, aunque estuviera muy cerca, generalmente tenía un nivel más

bajo que el poblado. En otras ocasiones se hacía el acueducto porque el agua era

de mejor calidad que la del río. Para cubrir esta necesidad se emprenden obras de

gran envergadura que puedan asegurar un suministro de agua.

2.3.1Dotación de agua potable Es la estimación del consumo diario de agua potable por habitante, necesaria

para satisfacer sus necesidades cotidianas, este se obtiene conociendo los datos

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24

de la población. La norma sanitaria venezolana establece como dotación diaria por

habitante aproximadamente 200 litros por día para uso doméstico, aunado a esto

es necesario anexar una dotación especial para casos de incendio por norma.

2.3.2 Agua potable Es considerada agua potable, o agua apta para el consumo humano toda agua

natural o producida por un tratamiento de potabilización que cumpla con las

normas de calidad establecidas para tal fin, las cuales se basan en estudios

toxicológicos y epidemiológicos, así como en condiciones estéticas.

Como concepto general puede decirse que toda agua puede ser acondicionada

para el consumo humano ya que se dispone de métodos técnicos para lograrlo a

un mayor o menor costo de tratamiento a utilizar. El conjunto de procedimientos o

tratamientos a emplear será distinto según la calidad del agua natural captada. En

algunas circunstancias podrá ser suficiente la corrección de ciertos caracteres

físicos como por ejemplo, la turbidez o el color, en otras será necesario corregir

propiedades químicas como la dureza o el exceso de flúor y finalmente, el aspecto

más importante se debe asegurar la calidad bacteriológica.

2.3.3 Crecimiento poblacional Es el cambio en la población en un cierto plazo, puede ser cuantificado como el

cambio en el número de individuos en una población usando "tiempo por unidad"

para su medición. El término crecimiento demográfico puede referirse

técnicamente a cualquier especie, pero refiere casi siempre a seres humanos y es

de uso frecuentemente informal para el término demográfico más específico tarifa

del crecimiento poblacional, y es de uso frecuente referirse específicamente al

crecimiento de la población del mundo.

DERECHOS RESERVADOS

25

El crecimiento poblacional puede estudiarse por varios métodos analíticos y

mediante promedios de los últimos censos realizados en la zona. Los métodos

para establecer la población futura más utilizados, debido a que son los de mayor

aproximación, son el aritmético, geométrico y el de crecimiento variable.

La vida útil de la red de distribución según la norma venezolana debe ser de 20

años, por ello se debe realizar una población de diseño para los próximos 20 años,

mediante datos estadísticos aproximados antes mencionados.

2.3.4 Crecimiento industrial y comercial Es un crecimiento económico y social, atractivo para la migración de poblaciones,

lo cual influye en el crecimiento de las ciudades, al igual que es el factor más

influyente en el aumento de la población.

2.3.5 Métodos de cálculo de acueducto 2.3.5.1 Método de Hardy Cross El método de aproximaciones sucesivas, de Hardy Cross, está basado en el

cumplimiento de dos leyes, ley de continuidad de masa en los nodos y la ley de

conservación de la energía en los circuitos. El planteamiento de esta última ley

implica el uso de una ecuación de pérdida de carga o de "pérdida" de energía,

bien sea la ecuación de Hazen & Williams o, bien, la ecuación de Darcy &

Weisbach. La ecuación de Hazen & Williams, de naturaleza empírica, limitada a

tuberías de diámetro mayor de 2", ha sido, por muchos años, empleada para

calcular las pérdidas de carga en los tramos de tuberías, en la aplicación del

Método de Cross. Ello obedece a que supone un valor constante para el

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26

coeficiente de rugosidad, C, de la superficie interna de la tubería, lo cual hace más

simple el cálculo de las "pérdidas" de energía.

La ecuación de Darcy & Weisbach, de naturaleza racional y de uso universal, casi

nunca se ha empleado acoplada al método de Hardy Cross, porque involucra el

coeficiente de fricción, f, el cual es función de la rugosidad, k, de la superficie

interna del conducto, y el número de Reynolds, R, de flujo, el que, a su vez

depende de la temperatura y viscosidad del agua, y del caudal del flujo en las

tuberías. Como quiera que el Método de Hardy Cross es un método iterativo que

parte de la suposición de los caudales iniciales en los tramos, satisfaciendo la Ley

de Continuidad de Masa en los nudos, los cuales corrige sucesivamente con un

valor particular, del diámetro y caudal, en cada iteración se deben calcular los

caudales actuales o corregidos en los tramos de la red. Ello implica el cálculo de

los valores de rugosidad y fricción de todos y cada uno de los tramos de tuberías

de la red.

2.3.5.2 Método Hanzen-Williams El método de Hazen-Williams es válido solamente para el agua que fluye en las

temperaturas ordinarias (5 ºC - 25 ºC). La fórmula es sencilla y su cálculo es

simple debido a que el coeficiente de rugosidad "C" no es función de la velocidad

ni del diámetro de la tubería. Es útil en el cálculo de pérdidas de carga en tuberías

para redes de distribución de diversos materiales, especialmente de fundición y

acero:

h = 10,674 · [Q1,852/ (C1,852 · D4,871)] · L

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27

2.3.5.3 Tubería de distribución Son conductos que cumplen la función de transportar agua. Se suelen elaborar

con diversos materiales, conectadas entre sí, permiten llevar hasta la vivienda de

los habitantes de una ciudad, relativamente densa, el agua potable. Existen

diferentes tipos de tuberías utilizados para transportar fluidos, entre las cuales los

más utilizados son: P.V.C., hierro galvanizado, hierro fundido, acero y cobre. (ver

tabla 2.1)

Tabla 2.1 Tipos de tubería según el material

Tipos de tubería según el material Diámetro en pulgadas Longitud en metros

Asbesto-cemento o AC 2,3,4,6,8,10,12, 14, 16, 18, 20, 24, 28. 4

Cloruro de polivinilo o PVC 1/2, 3/4, 1, 1i/4, 2, 21/2, 3, 4, 6, 8, 10, 12. 6

Plástico flexible PF + UAD 1/2, 3/4. Rollo 90 Cobre 3/8, 1/2, 3/4, 1,11/4,11/2, 2 Rollo 90 o más

Cilindro de Acero y Concreto ACCP

10 en adelante sobre pedido hasta 78 5 y 10

Hierro acerado o lámina de acero H.A

1i/a, 2, 3, 4, 6, 8, 10, 12. En adelante sobre pedido 5 y 10

Hierro fundido H.F 3, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 18, 24, 30, 36. 6

Hierro Dúctil - H.D 4,6,8,10, 12, etc. 6 y 12

Hierro Galvanizado H.G 1/8, 1/4, 3/8, 1/2, 1i/2, 3/4, 1, 1i/4, 2, 2i/z, 3,4, 6,8, 10, y 12. 6

Polietileno de alta densidad 1/2 a 8. 100 Fuente: Acueductos, Palacios Ruiz 2001.

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28

2.3.5.4 Tubería P.V.C. La denominación de tuberías PVC proviene del policloruro de vinilo, que es un

polímero termoplástico. “Termoplástico” implica que a temperatura ambiente los

materiales presentan características más rígidas que cuando la temperatura es

aumentada. En esos casos, el material se vuelve mucho más blando y maleable,

es decir, son más fáciles de manejar. A pesar de esto, no importa cuánto se

fundan o moldeen, los materiales termoplásticos no alteran sus propiedades tan

fácilmente.

En el caso del policloruro, éste comienza a tornarse más blando cuando está

expuesto a una temperatura superior a los treinta grados. Además de tratarse de

un material de color blancuzco, el policloruro de vinilo es una resina resultante de

un proceso químico denominado polimerización, sufrido por el cloruro de vinilo, de

ahí su nombre.

Por el otro, tenemos al PVC rígido, que es el que se usa para el tema que nos

ocupa: las tuberías, en reemplazo al hierro que se utilizaba antes de su

surgimiento. Igualmente su uso no está restringido a las tuberías, al PVC rígido

también se lo utiliza en envases y ventanas. Si hacemos un poco de historia,

podemos ubicar al PVC rígido a fines de la década del ’60. Antes de su utilización

corriente, fue probado en hospitales y edificios de departamentos y su eficacia fue

indudable, siempre teniendo en cuenta las distintas circunstancias que debían

soportar dichos establecimientos. Luego de esto, las tuberías PVC ya no debieron

demostrar nada más y su uso fue altamente satisfactorio y provechoso.

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29

2.3.5.5 Tubería de hierro galvanizado Es una tubería de hierro acerado constituida por un recubrimiento interior y

exterior de zinc. Se fabrica en diámetros de 1/8”, hasta 12 y en la longitud de 6

metros, se utiliza para el tendido de redes de distribución y conexiones

domiciliarias, es resistente a las presiones internas y externas, se utiliza en redes

que deban soportar presiones variables, propensa a la corrosión y a las

incrustaciones.

2.3.5.6Tubería de hierro fundido Este tipo de tuberías se instala frecuentemente bajo tierra para transportar agua,

gas y aguas negras (drenaje); aunque también se utiliza para conexiones de vapor

a baja presión. Los acoplamientos de tuberías de hierro fundido generalmente

son del tipo de bridas o del tipo campana y espigo.

2.3.5.7Tubería de acero y hierro dulce Se utiliza para altas presiones y temperaturas, generalmente transporta agua,

vapor, aceites y gases. Esta tubería se especifican por el diámetro nominal, el

cual es siempre menor que el diámetro interior (DI) real de la tubería. De manera

general tiene tres clases: “estándar” (Schedule 40), extrafuerte (Schedule 80) y

doble extrafuerte.

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30

2.4 Fuentes de captación 2.4.1 Fuentes superficiales Las aguas superficiales están constituidas por los ríos, lagos, arroyos, embalses y

otros. La calidad del agua superficial puede estar comprometida por

contaminaciones provenientes de la descarga de desagües domésticos, residuos

de actividades mineras o industriales, uso de defensivos agrícolas, presencia de

animales, residuos sólidos.

En las fuentes superficiales debe hacerse un estudio que tiene como finalidad la

investigación de los caudales máximos y mínimos de la misma en épocas de

sequía. Esta información la suministrará el ministerio competente. En los ríos es

muy importante conocer los perfiles transversales en los sitios de captación de

agua y de descarga, en los lagos la profundidad y corriente.

En los estudios hidrológicos se incluyen aquellas partes del campo que unen al

diseño y operación de proyectos de ingeniería, para el control y uso del agua. El

concepto de ciclo hidrológico, es un término descriptible al inicio del estudio de la

hidrología. Este ciclo se visualiza iniciándose con la evaporación de agua en los

océanos, el vapor de agua resultante es transportado por las masas móviles de

aire. Bajo condiciones favorables el vapor se condensa para formar las nubes, que

a su vez, pueden transformarse en precipitación.

La precipitación que cae sobre la tierra se dispersa de diversas maneras, la mayor

parte de esta es retenida temporalmente por el suelo, en las cercanías del lugar

donde cae y regresa eventualmente a la atmosfera por medio de la evaporación.

Otra porción de agua que se precipita viaja sobre la superficie del suelo o a través

del mismo, hasta alcanzar los canales de las corrientes, bajo la influencia de la

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31

gravedad se mueve hacia zonas más bajas y con el tiempo pueden incorporarse a

los océanos. Sin embargo, una parte importante del caudal adquirido, se incorpora

a la atmosfera por medio de la evaporación y transpiración.

2.4.1.1 Precipitación Convectiva Es la más común en los trópicos, se origina por el levantamiento de aire más ligero

y cálido al encontrarse a su alrededor con masas de aire más densas y frías, o por

el desigual calentamiento de la superficie terrestre y la masa de aire se expande y

se enfría dinámicamente originando la condensación y la precipitación.

2.4.1.2 Precipitación Orográfica Es la precipitación debida al levantamiento de aire producido por las barreras

montañosas, al ocurrir un desplazamiento vertical se produce la condensación y

precipitación

2.4.1.3 Fuentes subterráneas La captación de aguas subterráneas se puede realizar a través de manantiales,

galerías filtrantes y pozos, excavados y tubulares. Las fuentes subterráneas

protegidas generalmente están libres de microorganismos patógenos y presentan

una calidad compatible con los requisitos para consumo humano. Sin embargo,

previamente a su utilización es fundamental conocer las características del agua,

para lo cual se requiere realizar los análisis físico-químicos y bacteriológicos

correspondientes

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32

No obstante deben ser investigadas según su calidad y cantidad. Es decir,

determinar el diámetro, caudal, nivel freático y de bombeo, pendiente de la cuenca

alimentadora, peligros inmediatos de contaminación de las formaciones

adyacentes. Cuando existe precipitación una porción del agua penetra

profundamente en el suelo, para hacer parte del suministro de agua subterránea.

2.4.2 Calidad del Agua 2.4.2.1 Agua Subterránea En las capas más profundas de la tierra, contiene algunos gérmenes poco

nocivos, con escasas bacterias de distinto tipo, puesto que los microorganismos

son filtrados a medida que el agua atraviesa las capas del suelo. Cuando esta

agua subterránea profunda se lleva a la superficie por perforación de pozos, por lo

general se consigue un líquido excelente para un buen suministro de agua

potable. No obstante, los manantiales que provienen de poca profundidad pueden

contener también agua de óptima calidad. Ahora bien, lo que se quiere señalar

con esto es que, tanto los pozos profundos como los manantiales de poca

profundidad deben estar bien protegidos de la contaminación proveniente de la

superficie del suelo.

2.4.2.2 Agua superficial Contendrán muchas bacterias inocuas del suelo, además, los ríos o lagos

cercanos a una población, es casi seguro que estén contaminados con bacterias y

gérmenes de infecciones intestinales, esto como consecuencia de enviar los

desagües a los canales más cercanos.

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33

Para determinar si una masa de agua puede ser o no con seguridad potable es

necesario hacer un reconocimiento sanitario de la cuenca hidrológica para

descubrir las posibles contaminaciones a la que se encuentra y así proceder al

análisis de agua en el laboratorio.

Las pruebas del agua en el laboratorio comprenden: • Examen microscópico

• Análisis físico-químico

o Color aparente

o Color real

o Olor y sabor

o Turbiedad

• Análisis bacteriológico del agua

o Cuantitativo

o Cualitativo

o Pruebas de presunción

o Prueba completa

Las cualidades de un buen suministro de agua deben ser suficientes en cantidad,

de manera que se pueda usar libremente durante todo el año, además de estar

libre de contaminaciones de excreciones humanas o de animales, por lo tanto,

libre de enfermedades intestinales. Esto hace necesario la purificación artificial del

agua en muchas poblaciones, además el vital flujo debe tener propiedades físicas

y químicas deseables que animen a beberla y a utilizarla con otros fines, debe ser

fría, incolora e inholora.

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34

2.5 Obras de captación Forman un conjunto de estructuras y auxiliares, colocadas directamente en la

fuente, que permiten condiciones satisfactorias del flujo, eficiente control y

regularización de las extracciones en cualquier circunstancia. El diseño de la obra

toma varía de acuerdo con las condiciones geológicas y topográficas, así como las

variaciones de gasto por extraer. Los valores reales de los caudales y sus

variaciones son determinados mediante los estudios hidrológicos

correspondientes.

2.5.1 Obras de captación en aguas superficiales La captación de agua ya sea en ríos, lagos o presas, serán adaptadas a las

condiciones imperantes de esas masas de agua. Las mismas serán conducidas al

sitio de consumo, para lo cual se requieren líneas de aducción de gravedad o

bombeo, pueden ser a canales abiertos o conductos a presión, dependiendo de la

topografía del lugar.

2.5.2Obras de captación en ríos El tipo más sencillo para esta consta de un tubo que penetra dentro del agua y en

el extremo que se dispone una trompeta introducido en el otro extremo, con la

abertura protegida por un colador de hierro fundido. Condicionalmente el fondo de

la superficie debe ser estable, considerando puntos no muy profundos para

permitir que la captación quede sumergida por lo menos 90 centímetros. Si el rio

cambia considerablemente se utilizan captaciones en la orilla, se sitúan por

encima del nivel de las aguas bajas y pueden consistir en una zanja o túnel

paralelo

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35

2.5.2.1 Torres tomas Son útiles para extraer agua a diferentes niveles, se construyen en un lugar o

punto más profundo del rio. Es necesario que la corriente en el fondo sea estable.

2.5.2.2 Estaciones de bombeo flotante Cuando la variación entre los niveles máximos y mínimos de la corriente sea

mayor a la altura máxima de succión y por lo tanto sea imposible disponer de una

estación de bombeo fija, se puede hacer uso de una bomba anclada en tres

puntos. Dos en tierra y uno en el agua. Las tuberías de succión y descarga son

flexibles.

2.5.2.3 Estaciones de bombeo sobre una plataforma móvil Si las corrientes son fuertes y ponen en peligro la balsa, existe un fondo inestable

que dificulta el anclaje y acceso difícil, se puede usar un equipo de bombeo en

tierra firme sobre una plataforma móvil. Esta solución se emplea en terrenos

buenos y orillas estables.

2.5.2.4 Estaciones de bombeo fijas de toma directa Se ubican en terrenos firmes, sitios accesibles protegidos contra inundaciones en

ríos pequeños, las aguas se representan para asegurar el tirante mínimo

necesario. Se emplea un dispositivo de flotación en donde se ubica la succión que

opera con carga constante.

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36

2.5.2.5 Captación directa por gravedad o tubería Anclada en estructura de concreto. Es el tipo de captación más sencilla, formada

por un tubo empotrado, doblado en la entrada de modo que no quede frente a la

dirección de la corriente y protegido por una malla metálica. La carga sobre la

toma, será de por lo menos igual a 3 veces el diámetro de la tubería, para

garantizar el funcionamiento de la obra de captación eliminando la entrada de aire

y de cuerpos flotantes.

2.5.2.6 Canal de derivación Es recomendable en grandes gastos y en ríos que transporten mucha arena. El

funcionamiento de este tipo de vertedor, está definido por el gasto de descarga, el

gradiente hidráulico, la velocidad de la corriente y la longitud de la cresta. Para los

vertederos laterales se utilizan amplios márgenes de seguridad, ya que para las

mismas condiciones de carga y tipo de cresta el gasto es menor para un vertedero

perpendicular a la corriente.

2.5.3 Obras de captación en lagos Si la rivera del lago está habitada, la captación debe localizarse donde el peligro

de polución sea mínimo, lo que puede exigir el estudio de las corrientes y de los

vientos, especialmente el movimiento de las aguas residuales que puedan

descargar en el lago. También es conveniente que la abertura de captación este

de 2.5 metros o más sobre el fondo, con el fin de que el fluido captado no pueda

arrastrar grandes cantidades de barro.

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37

2.5.4 Obras tomas en presas El agua de los embalses puede tener variación en sus niveles, lo que hace

aconsejable realizar la captación de agua a unos pocos decímetros por debajo de

la superficie. Como son de prever fluctuaciones en el nivel del agua, resulta

conveniente disponer de varias alturas de toma. Cuando la presa es de tierra , las

tomas se realizan ordinariamente, disponiendo una torre de concreto situada en

aguas profundas junto al pie de la presa y aguas arriba de ella. El acceso a la torre

con objeto de manipular las compuertas de las varias aberturas de la toma. Las

aberturas pueden cerrarse en longitudes cortas de tubería mediante compuertas y

válvulas. Cuando la presa es de mampostería, la toma puede ser un pozo

perforado en la propia estructura, en el que también se dispongan tomas de varias

alturas.

2.5.5 Obras de captación en fuentes subterráneas La construcción de pozos se hace por diferentes métodos dependiendo del

propósito de abastecimiento de agua, la cantidad requerida, profundidad del

acuífero, condiciones geológicas y factores económicos. Una vez conocida las

características del acuífero y las propiedades que gobiernan su aprovechamiento

racional en la forma más ventajosa. Los pozos se dividen en pozos pocos

profundos hasta 30 metros y pozos profundos mayores a 30 metros.

2.5.5.1 Pozos pocos profundos Se utilizan cuando el agua subterránea se halle en formaciones porosas poco

profundas. Es recomendable en valles, márgenes de ríos, playas y cercanía de

lagos donde no haya peligro de contaminación ni intrusión marina. Se hincan una

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38

serie de tubos por impactos repetidos dentro del suelo por debajo de la superficie

freática. Los diámetros de hinchamiento son de ¼ a 4 pulgadas, estos pozos no se

adaptan a los grandes abastecimientos de agua.

2.5.5.2 Pozos excavados Es el tipo de pozo más simple consiste en cavar una fosa hasta el nivel de agua

freática. Con frecuencia se utilizan anillos de concreto para soportar la excavación,

esta puede hacerse a mano o con equipo portátil

2.5.5.3 Pozos profundos Cada diseño puede considerarse como un caso particular y cambiara de acuerdo

a la naturaleza y condiciones del acuífero, ya que las condiciones hidráulicas

determinadas pueden ser distintas en uno u otro caso.

2.5.5.4 Galerías filtrantes Tienen por objeto captar el agua en las inmediaciones de los ríos, también el fluido

del nivel freático de algunos acuíferos superficiales. En el caso de los ríos se

localizan transversalmente o longitudinalmente a ellos están constituidas por

líneas de tubería de concreto perforadas, encima de las cuales se colocan capas

de material graduado de grava y arena. Generalmente se colocan las tuberías a

un cárcamo de bombeo.

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39

2.6 Regularización El objeto principal del tanque es compensar las entradas y demandas, de tal

manera que siempre haya suficiente agua a la presión adecuada en todos los

puntos de la red. Es necesario situar los tanques con relación al sistema de

distribución para que los gastos que se desplacen lleguen a los sitios requeridos, a

través de tuberías de diámetros y características económicas.

Cuando la topografía es abrupta, el problema se complica, los puntos que se

encuentran muy elevados respecto a otros pueden exigir elevaciones distintas

para los mismos, obligando en muchos casos a usar más de un tanque de

almacenamiento

2.7Parámetros de diseño del acueducto

2.7.1 Crecimiento poblacional Es el estudio que permite conocer la población futura en los cuales se usan

generalmente el método aritmético, geométrico y método de crecimiento variable

con el fin de establecer una población futura óptima para posteriormente calcular

la población de diseño.

2.7.2 Determinación de la población de diseño Este estudio depende del crecimiento de dicha población los cuales se

determinaran a través de los métodos técnicos tales como, aritmético, geométrico

y de crecimiento variable, los cuales nos permitirán conocer el crecimiento de la

población en un periodo de diseño conocido, el cual será de treinta años.

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40

2.7.3 Dotación Es la cantidad de agua potable requerida por habitante para poder subsistir, la

cual está establecida por la norma y comprende un valor entre 200 y 250 litros por

habitante, otra manera de calcular la dotación será por áreas y usos, los cuales

están definidos.

2.7.4 Determinación de gastos de diseño. Se entienden como gastos de diseño, los caudales supuestos para la

determinación de las dimensiones de los elementos que forman tales redes. Para

su definición, es necesario: establecer los requerimientos medios anuales, estudiar

su variación estacional y horaria a fin de obtener los máximos instantáneos y

finalmente, fijar hipótesis de funcionamiento de las redes, basadas en condiciones

probables de operación, las cuales frecuentemente están contempladas en las

normas. Al establecer las hipótesis de funcionamiento deberán considerarse usos

permanentes y usos circunstanciales. Los primeros serán derivados de las

cantidades de agua requeridas para satisfacer las necesidades cotidianas de los

usuarios en domicilios, comercios, industrias y áreas públicas, entre otras. Los

segundos estarán definidos básicamente por requerimientos para la extinción de

incendios.

• Gastos medios anuales

Corresponden a los usos permanentes del vital líquido y usualmente se establecen

sobre la base de dotaciones unitarias, entendiéndose como tales las cantidades

de agua necesarias para satisfacer apropiadamente los requerimientos de una

determinada actividad urbana. Generalmente, la información suministrada en los

planes rectores de desarrollo urbano aconseja dividir las dotaciones unitarias en

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41

Q medio = dotación por habitante x el número de habitantes día

dos grupos: el primero incluye los usos domésticos, comerciales y públicos,

mientras que el segundo se refiere a usos industriales. En ambos casos se deben

incluir las pérdidas en la red.

Q medio= dotación por área de parcela x número de parcela

día

Para establecer los gastos de diseño: En redes abastecidas por gravedad se

procederá a hacer el análisis de la red de manera tal que se cumplan las

siguientes condiciones: Red operando con una demanda igual al pico máximo, el

cual, como se ha indicado con anterioridad, es usualmente establecido como

250% del gasto medio anual.

• Gasto máximo diario

Este gasto se utiliza como base para el cálculo del volumen de extracción diaria de

la fuente de abastecimiento, el equipo de bombeo, la conducción y el tanque de

regulación y almacenamiento.

• Gasto máximo horario

Gasto que se toma como base para el cálculo del volumen requerido por la

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42

población en el día de máximo consumo y a la hora del máximo consumo.

• Gasto de incendio

La práctica usual en el país supone una duración de horas a los incendios y que

los gastos a usar son los siguientes: 10 l/s para zonas residenciales con viviendas

aisladas, 16 l/s para zonas residenciales, comerciales o mixtas, 32 l/s para zonas

industriales, no se exigirá dotación de incendios en parcelamientos con 4 o menos

lotes.

• Gastos por desperdicios y fugas

Parte del agua suplida por el sistema de abastecimiento se pierde por el consumo

de los habitantes por mantener sus llaves sin empacaduras, sus flotantes sin

funcionar y otros factores como válvulas y tuberías averiadas por lo tanto se debe

tomar en cuenta estas pérdidas para el cálculo del acueducto.

2.8 Variable: Diseño del Acueducto 2.8.1.- Definición Conceptual: es un diseño a través del cual se brinda a una

determinada comunidad un plan o proyecto de una infraestructura formada por

tuberías para transportar agua potable, que agrupa los diferentes sectores con el

fin de garantizar una red de distribución de agua potable, eficiente que satisfaga

las necesidades de la población.

2.8.2.- Definición Operacional: este acueducto sirve para transportar agua

potable al pueblo a través de tuberías formando redes o mallas, garantizando la

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43

dotación del vital líquido y presión requeridas por las normas para suplir a los

habitantes de los diferentes sectores que lo conforman.

2.8.3.- Cuadro de Variables

OBJETIVOS VARIABLE DIMENSION INDICADORES

Evaluar el sistema actual de distribución de agua potable para el sector Hatico, Valera, Estado Trujillo

D

ISEÑ

O D

EL A

CU

EDU

CTO

PA

RA

EL

SEC

TOR

HA

TIC

O, V

ALE

RA

, EST

AD

O T

RU

JILL

O

Estudio del acueducto

• Capacidad de almacenamiento (m3)

• Tipo de tubería. • Ø de tubería

(pulg). • Caudal (lts/seg).

Estimar el caudal de

diseño

Caudal de

diseño

• Área (mts2). • N° de viviendas. • N° de Habitantes • Área de

expansión

Proyectar un desarenador

Desarenador

• Velocidad del

fluido • Dimensiones • Q entrada y

salida (lts/seg). Calcular la capacidad y

ubicación de un tanque

de almacenamiento

Capacidad del tanque de almacenamiento

• Población • Dotación (lts/día) • Área y volumen

Ubicación del tanque de almacenamiento

• Planialtimetria • Presiones

Diseñar una red de

distribución de agua

potable

Red de distribución de agua potable

• población actual (hab)

• población futura (hab)

• dotación diaria (lts/día)

• Q medio diario (lts/seg)

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44

• Q máximo diario (lts/seg)

• Q máximo horario (lts/seg)

• Ø de tubería (pulg)

• Presiones

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CAPÍTULO III

MARCO METODOLOGICO

En este capítulo fue necesario realizar una revisión bibliográfica con fines de

adaptar el tipo de investigación, diseño, análisis, fases entre otros. A la par se

usaron fuentes técnicas y normativas para la metodología del diseño.

3.1. Tipo de investigación Tomando en cuenta la problemática y los objetivos de este estudio, se pudo

determinar que dentro de este trabajo especial de grado el tipo de investigación

fue descriptiva. Hernández y otros, (2006), caracteriza la investigación descriptiva

como aquellas investigaciones que pretenden medir o recoger información de

manera independiente o conjunta sobre los conceptos o las variables a las que se

refiere. La investigación descriptiva a su vez busca especificar propiedades,

características y rasgos importantes de cualquier fenómeno que se analice,

permitiendo describir las tendencias de un grupo o población.

El proyecto de investigación fue desarrollado mediante la recolección de datos

directamente donde ocurren los hechos la cual se definió como una investigación

de tipo descriptiva según (Danke, 1989), miden, recolectan datos sobre diversos

conceptos (variables), aspectos, dimensiones o componentes del fenómeno a

investigar, es decir, consiste en la recolección de datos directamente de la

realidad sin manipular o controlar variables.

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46

Para esta investigación fue necesario conocer a través de un estudio visual y

documental toda la información relacionada con la red de distribución de

acueductos, como también los diferentes componentes que conforman, el caudal,

diámetros de las tuberías, tipos de tuberías, conexiones, presión, topografía. La

cantidad de viviendas se estimó conociendo el área de posible expansión,

conociendo un promedio del área por vivienda actual, con los cuales se pudo

determinar el gasto requerido para los próximos 20 años, por medio de la dotación

necesaria por área de parcela, según las Normas Sanitarias.

3.2 Diseño de la Investigación La investigación descriptiva longitudinal permite la observación de las

características estudiadas en el transcurso del tiempo, ésta recolecta datos a

través del tiempo en puntos o periodos, para hacer referencias respecto al cambio,

sus determinantes y consecuencias.

La investigación no experimental longitudinal o evaluativa la define Hernández y

otros (2006), como aquella que se realiza sin manipular deliberadamente las

variables, es decir, se trata de estudios donde no se hace variar en forma

intencional las variables independientes para ver su efecto sobre otras variables,

lo que se hace en la investigación no experimental es observar los fenómenos tal

como se dan en su contexto natural, para después analizarlos.

Este diseño de investigación del tipo no experimental se aplica en la elaboración

de este trabajo, en cuanto a la metodología para recolectar estos datos, lo que

limita la investigación, ya que se toman los datos tal cual están en su naturaleza,

es decir, la cuantificación de las viviendas se realizó directamente en el sector , lo

que indica que este tipo de investigación es de campo extensiva que realiza

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47

diagnósticos en muestras y poblaciones enteras, por medio de un conteo de

viviendas y los habitantes que allí residen, el cual permite determinar la cantidad

de casas que posee la zona a estudiar, también se observó el diámetro de las

tuberías, la fuente de abastecimiento, la obra de captación, el tanque de

regularización, conexiones, tipos de tuberías, cotas y desarenador.

3.3 Unidad de análisis La población como universo de estudio según Tamayo (2006), es la totalidad del

fenómeno a estudiar, en donde las unidades de la población poseen una

característica en común, la cual estudia y da origen a los datos de la investigación.

El universo de esta investigación es el área, la muestra se conforma por la

población del sector el Hatico, Valera, estado Trujillo. Esta muestra comprendió la

población de dicho sector con el fin de conocer la población y las viviendas que

existe actualmente, así como el área promedio que ocupan las viviendas, y el área

de posible expansión, la cual permite conocer la cantidad de viviendas futuras

para obtener el caudal de diseño con la cual se diseñó el acueducto.

Por ser el lugar de estudio un sitio muy específico, es necesario mencionar que la

unidad de análisis en esta investigación son las mismas, ya que los resultados

que se obtuvieron de este estudio solo podrán ser aplicados a este, cuya finalidad

es específica y data en la obtención de la información que arrojo el estudio del

acueducto y el número de viviendas unifamiliares. (Figura 3.1)

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48

Figura 3.1. Ubicación del sector Hatico, Valera Estado Trujillo.

Fuente: Google Earth. Vista satelital. 3.4 Técnicas de instrumentos de recolección de datos 3.4.1 Observación Directa Es aquella técnica en la cual el investigador puede observar y recoger datos

mediante su propia observación, apoyado en sus sentidos (Risques, 1997). Para

la recolección de información se observó la fuente de captación de agua, un

tanque que funciona como desarenador, un tanque de almacenamiento, la tubería

de aducción, también se pudo visualizar el estado de algunas tuberías y

conexiones donde se observó el material de las tuberías, su estado y

características.

Por medio de mediciones de campo en el sector, se pudo establecer un promedio

de área por vivienda. Estableciendo un perímetro por las zonas menos

accidentadas de la localidad observada, se estimó un área de posible expansión.

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49

3.4.2 Observación Documental Consiste en describir en forma exhaustiva los elementos de un documento (Arias,

1997). En la información recolectada se observaron planos topográficos de la

zona, altimetría, diámetros de las tuberías, distribución de la población,

características de los componentes que conforman la red (tuberías, tanques), se

analizó a través de las “normas para la elaboración de proyectos hidráulicos

urbanos”.

3.5.- Instrumento de Medición Para los autores Fernández, Hernández y Baptista, 2.006, un instrumento de

medición adecuado es aquel, que registra los datos observables que representan

verdaderamente los conceptos y las variables que el investigador tiene en mente.

En términos cuantitativos captura la “realidad” que se desea capturar.

Para llevar a cabo la recolección de datos, se realizó un estudio de la zona donde

se contaron el número de viviendas así como también por medio de planos

suministrados por la empresa hidráulica Trujillana, imágenes aéreas (cartografía

nacional), se observó el área urbanizable. Se diseñó una hoja donde se arrojaron

datos para hacer un diagnóstico con el cual se realizó un informe del estado de la

red.

3.6.- Validez del Instrumento La validez se refiere al grado con que un instrumento realmente mide lo que quiere

medir, así lo define Hurtado (2000).

DERECHOS RESERVADOS

50

La validez de criterio según Fernández, Hernández y Baptista(1.991), establece

que un instrumento de medición se valida cuando se compara con algún criterio

externo. En la presente investigación los instrumentos de medición para calcular el

caudal de diseño, se basaron en la información obtenida de los textos de

Abastecimiento de Agua de Simón Arocha, y la gaceta oficial 4.103 “Norma

Sanitaria de Proyectos Urbanos”.

3.7.- Procedimiento Metodológico Para llevar a cabo esta investigación se crearon las siguientes fases: Fase 1. Evaluación del sistema actual de distribución de agua potable del Sector Hatico Valera, Estado, Trujillo. Por medio de un estudio visual y técnico se evaluó el sistema de distribución de

agua potable existente en el sector Hatico, Valera, Estado Trujillo. También se

realizó un informe basado en la recolección de datos recopilada por medio de

información técnica de HIDROANDES y los habitantes de la comunidad, los

cuales aportaron sugerencias para mejorar el sistema, siendo ellos los más

afectados. Una vez determinados los factores que causan los escases de agua, se

realizó una tabla donde se analizaron las causas que originan las fallas en la red.

Fase 2. Determinación del caudal de diseño La población de diseño se estima generalmente conociendo los censos de los

últimos años con los cuales por medio de métodos matemático se logra calcular la

población futura, en este caso no existían dichos censos, lo que originó un estudio

en la zona a para lograr determinar la cantidad de viviendas existentes y el área

DERECHOS RESERVADOS

51

promedio por parcela, posteriormente por medio de planos se calculó el área total

que se pudiera urbanizar en el futuro, siguiendo las “Normas para el Estudio,

Diseño y Construcción de Acueductos en Localidades Pequeñas” sustraída de la

Norma INOS, el cual nos indica la dotación por área de vivienda y una vez

obtenida la cantidad de parcelas futuras y la dotación, se procedió al cálculo del

caudal de diseño.

Las dotaciones de viviendas unifamiliares se calcularon de acuerdo con el área de

la parcela según se indica en la tabla 3.1

Tabla 3.1 Dotación para viviendas unifamiliares

Viviendas unifamiliares

Área de parcela en m2

Dotación en Lts/día

Hasta 200 1.500

201 a 300 1.700

301 a 400 1.900

401 a 500 2.100

501 a 600 2.300

601 a 700 2.500

701 a 800 2.700

Fuente: Norma Sanitaria. 1988.

DERECHOS RESERVADOS

52

Q medio diario= Dotación por parcela x cantidad de parcelas 1 día

Fase 3. Proyección de un desarenador Durante la ejecución de esta fase, se determinaron los caudales de entrada y

salida, se disminuyó la velocidad del fluido con la finalidad de que las partículas en

suspensión lograran sedimentarse, aunado a ello se diseñaron las dimensiones

requeridas y la cámara de partículas suspendidas, para luego darles una

disposición final.

Para el diseño del desarenador fue necesario conocer el caudal de diseño y la

velocidad que trae la tubería de aducción para estar dentro de los parámetros de

la velocidad de sedimentación de partículas, a fin de poder disminuir la velocidad

que trae el fluido a 0,30 mts/seg. Una vez con esta velocidad se determinaron las

dimensiones. Se usaron las siguientes formulas:

• Dotación

• Consumo por población:

• Población actual.

• Población futura.

Consumo medio diario

Consumo máximo diario:

Q máx. diario= k1 x Q medio

DERECHOS RESERVADOS

53

Consumo máximo horario

Q máx. horario = k2 x Q medio

El valor a utilizar de k2 depende de: Si la población es < 5000 habitantes,

Si la población es > 5000 habitantes,

CONSUMO MAXIMO DIARIO (Q.M.D.): con este gasto se diseñará la fuente de

captación, línea de aducción, el desarenador y el tanque de almacenamiento.

CONSUMO MAXIMO HORARIO (Q.M.H): con este gasto se diseñará la capacidad

de la tubería de la red de distribución.

DERECHOS RESERVADOS

54

Figura 3.2 Características del agua

Cálculos de dimensiones del desarenador:

H = Qmax diario Vh x ancho

DERECHOS RESERVADOS

55

Dónde:

• H = tirante de agua

• QMD = Q máximo diario.

• Vh = Velocidad horizontal.

• Vs = velocidad de sedimentación de la partícula

• L = Longitud de canal.

Cálculos para determinar la pendiente:

Dónde:

• V= Velocidad.

• N = coeficiente de rugosidad.

• RH = Radio hidráulico.

• S = pendiente.

Fase 4. Calcular la capacidad y ubicación de un estanque de almacenamiento. Para calcular la capacidad del tanque de almacenamiento fue necesario conocer

los objetivos anteriores, principalmente la dotación requerida, para un tiempo

estimado de 20 años, por lo cual se procedió a estimar un 40 por ciento del gasto

necesario para la población, 4 horas de reserva de incendio y 2 horas de averías,

DERECHOS RESERVADOS

56

según lo establecen las normas sanitarias para el diseño de proyectos hidráulicos

urbanos. La ubicación del tanque se estableció mediante cálculos hidráulicos para

establecer las presiones determinadas mediante las normas antes mencionadas, a

través de ello ubicar la altura necesaria para satisfacer las necesidades de la

población.

Volumen mínimo de almacenamiento en estanques de agua: Dotación. Consumo = dotación por área de parcela de vivienda x número de vivienda Gasto de incendio= no aplica Gastos de averías = Q máx. diario x 4 horas 24 horas Volumen min = consumo + gasto de incendio + gastos de averías. La ubicación del estanque se determinó, colocándolo a una cota que permite

mantener una presión óptima en los puntos más desfavorables, tomando como

criterio principal mantener la presión mínima y la velocidad cumpliendo con las

normas.

Fase 5. Diseñar una red de distribución, mediante cálculos hidráulicos. Se diseñó la red de distribución de agua potable, tomando como variable principal

el número de viviendas, la topografía, el tipo de tubería, la rugosidad, la dotación

diaria. Se respetaron las normas establecidas para el cálculo tomando como

dotación diaria 250 lts/hab/día, y 1900 lts/parc/día la cual es la dotación para

áreas de 350 m2, y se omitió el diseño de gasto de incendio por ser un sector

rural.

DERECHOS RESERVADOS

CAPÍTULO IV

Antes de ahondar en el análisis e interpretación de los resultados se hizo

necesario conocer la situación actual, en el sector Hatico, a través de una

observación visual y el trabajo de campo con la intensión de obtener datos e

información de utilidad para lograr el objetivo fundamental de esta investigación, el

diseño de la red de distribución que mejorara la calidad de vida de los habitantes

de este sector.

Para poder dar soluciones a los problemas que estaba sometida la red de

distribución, se procedió a realizar un estudio de todos los componentes del

sistema. Abarcando desde la fuente de abastecimiento, el tipo de captación,

desarenador, estanque de almacenamiento y la tubería, así como, un análisis del

crecimiento poblacional para deducir la población de diseño con la cual se calculó

el sistema de distribución de agua potable.

4.1 Análisis de los resultados arrojados por la evaluación del sistema actual de distribución de agua potable del sector Hatico, Valera, Estado Trujillo. El sistema de distribución actual no posee registros técnicos en el instituto

encargado (HIDROANDES), debido a que anteriormente este sector fue destinado

a la producción agrícola, por lo tanto la red fue diseñada con uso exclusivo para el

riego, usando tuberías de H.G. para la distribución de agua potable, con alto grado

de corrosión, la cual presenta fallas en todo el sistema, por constantes fugas y

presiones estáticas muy altas, ya que el tanque de almacenamiento se encuentra

ubicado en la cota 1092 metros y la urbanización se encuentra en una cota de

terreno promedio de 1000 metros, lo que presento un desnivel entre el tanque y la

urbanización de 92 metros. El punto más bajo del sector se encontró

DERECHOS RESERVADOS

58

ubicado en una cota de 938 metros siendo este el punto con mayor presión,

alcanzando y desnivel entre el tanque y el punto más bajo de 154 metros, esto lo

que originaba presiones muy altas llegando a romper continuamente las tuberías,

aunado a esto las presiones en las viviendas ocasionaron daños en el en las

conexiones de los excusados, lavamanos, lavaplatos, llaves de compuerta y otras

conexiones.

Cuando se trata de utilizar ríos pequeños o quebradas, se debe reconocer que se

hace difícil la obtención de información, ya que en la zona no se dispone de

estaciones de aforo ni registro de datos que sirvan de orientación, por lo que su

utilización con fines de abastecimiento requiere de algunas observaciones de tipo

práctica, que aunque no asegura el comportamiento permanente de la fuente, son

al menos útiles para la estimación del caudal máximo y mínimo de este tipo de

fuente

La fuente de captación es superficial, en un afluente del rio Momboy, este se

situaba en la subcuenca del mismo, el agua transportada por este medio no

presentaba turbidez alguna

Mediante un recorrido se seleccionó un tramo recto en una longitud aproximada de

20 metros, libre de obstrucciones ni cambios excesivos de pendiente. Este trabajo

de campo se complementó con la colocación de estacas a ambos lados, en los

bordes del cauce; se hicieron secciones transversales en por lo menos 4 a 5

puntos del sector en estudio. Así mismo, se realizó una estimación de la velocidad

de la corriente, utilizando flotadores, colocados en él, de modo que recorran una

distancia de 10 metros y se tomó el tiempo de traslado. Obtenido la velocidad, se

estimó la velocidad media de la corriente, como el 80% de la velocidad medida, los

resultados del caudal y velocidad se indican en la tabla 4.1 (ver figura 4.1).

DERECHOS RESERVADOS

59

Figura 4.1 Fuente de captación

La obra de captación fue realizada de forma artesanal, donde la comunidad

diseño una taquilla recolectora de agua potable, con una malla para retener los

elementos que pudieran obstaculizar el paso del fluido y una tubería de

conducción de 6”, la cual transporta un caudal de 14 lts/seg, indicado en la tabla

4.1. (Ver figura 4.2).

Figura 4.2 Obra de captación actual

DERECHOS RESERVADOS

60

La tubería de captación se conecta a un estanque que funciona como desarenador

artesanal, debido a que fue realizado sin ningún criterio técnico, cabe destacar que

el estanque no cumple la función de sedimentar las partículas suspendidas en el

agua, lo que ha originado obstrucciones en la tubería, transportando sedimentos

al estanque de almacenamiento, según se indica en la tabla 4.1 (Ver figura 4.3).

Figura 4.3 Tubería de captación actual

El estanque de almacenamiento no cumple con las especificaciones establecidas

en la norma sanitaria. Presenta fallas estructurales, ya que fue construido con

paredes de adobe y bloque de concreto, originando filtraciones y otros riesgos. La

capacidad del estanque es de 50.000 litros. Los resultados arrojados se describen

en la tabla 4.1 (ver figura 4.4)

DERECHOS RESERVADOS

61

Figura 4.4 Tanque de almacenamiento actual

La tubería principal era destinada para uso de riego, aunado a esto presentan un

alto grado de corrosión lo que ha originado filtración y en algunos casos se han

roto impidiendo el paso del fluido y contaminándolo. La red se desarrolló estos

últimos años una vez que el sector se urbanizo lo que originó un incremento en la

población. El estado de la tubería se describió en la tabla 4.1 (ver figura 4.5 y 4.6)

Figura 4.5 Desarenador artesanal

DERECHOS RESERVADOS

62

Figura 4.6. Tubería de distribución Esta evaluación se realizó arrojando resultados en la Tabla 4.1 a continuación.

Tabla 4.1 Evaluación del sistema actual

Evaluación de la fuente de abastecimiento

Tipo de fuente. Superficial afluente del rio Momboy

Caudal (Q lts/seg). 180 lts/seg.

Calidad del agua. optima

Velocidad (mts/seg) 0.90 mts/seg

Obra de captación

Tipo de captación. Tanquilla

Estado. Cumple con la función

Caudal ( Q lts/seg). 14 lts/seg

DERECHOS RESERVADOS

63

Diámetro (Ø pulg.). 150 mm 6”

Tubería. H.G.

desarenador

Dimensiones. (mts) 1.00x1.00x1.00

Estado. No acorde

Caudal de entrada (Q=lts/seg). 14 lts/seg

Velocidad del fluido. 0.90 m/seg

Pendiente. No tiene

Rejilla. Malla de 4 mm

Estanque de almacenamiento

Capacidad lts. 50.000 lts

Estructura. Presenta fallas (grietas)

Caudal de entrada (Q lts/seg). 14 lts/seg

Estado. Mal estado

Condiciones sanitarias. No cumple

Cota piezometríca. 1092.00 s.n.m

Tubería de conducción

Tubería. H.G.

Estado Corrosión

Diámetro (Ø pulg.). 6” y 4”

DERECHOS RESERVADOS

64

4.2 Análisis y resultados de la estimación del caudal de diseño Para este objetivo fue necesario conocer el tipo de población, periodos de diseño

y vida útil del sistema, esto con el fin de realizar un proyecto funcional y

económico. En este caso no existen censos para realizar métodos matemáticos

conocidos, ya que anteriormente este sector fue destinado a la producción

agrícola. Esta localidad fue urbanizándose con el paso de los años, en la cual su

topografía es un poco accidentada, como se muestra en las curvas de nivel.

Conociendo las diferencias de altura entre un nivel y otro, se estableció un

perímetro denominado como área de posible expansión, según se indica en la

tabla 4.2 (ver figura 4.7)

Figura 4.7 Área de posible expansión

DERECHOS RESERVADOS

65

El área obtenida fue distribuida de la siguiente manera, un 50 por ciento para el

desarrollo de viviendas, dado que es de conocimiento público que las normativas

urbanas, no se aplican para los desarrollos sin algún tipo de permisologia, que es

uno de los mayores factores por el cual los servicios se encuentran en tal

decadencia en la mayoría de las ciudades, para la vialidad fue destinado el 30 por

ciento, áreas verdes y paisajismo el restante 20 por ciento, en vista de que dichas

áreas son necesarias para la accesibilidad y recreación de las futuras viviendas.

Según un estudio realizado en el sector o de campo se logró establecer un

promedio de área por parcela, tomando como datos las áreas habitadas, ya que a

nivel gubernamental el organismo que fija las variables urbanas, tomo en

consideración que las parcelas debían ser de mil (1000 m2) metros cuadrados

aproximadamente, esto con el fin de formar pequeñas granjas para aprovechar la

calidad agrícola del suelo debido a que son suelos A1 para la producción, esta

normativa ha conllevado que las personas se han organizado y adquirido una

parcela para luego dividirlas y construir viviendas, de esta forma se logró estimar

un promedio de 350 m2 por vivienda en las áreas de expansión, de esta forma se

calculó los consumos por vivienda en un futuro. Los resultados obtenidos fueron

descritos en la tabla 4.2, 4.3, 4.4, 4.5.

En nuestro medio, este tipo de abastecimiento de agua son en su totalidad

construidos por el estado, en gran parte tienen un fin primordialmente sanitario y

social, y como tal, la inversión que se hace no produce utilidad económica, por

otra parte, en la construcción se hace poco uso de la madera, que es uno de los

materiales más combustibles de las edificaciones, por lo cual la frecuencia de

incendio es muy baja. Adicional a ello en algunos casos el valor económico de las

pérdidas que un incendio provocaría, no justificaría la cuantiosa inversión en todo

el sistema de abastecimiento de agua, que como prevención de incendio se

requiere para incrementar la capacidad de las diferentes estructuras que lo

DERECHOS RESERVADOS

66

constituyen, estos datos fueron obtenidos de la Norma Sanitaria para Localidades

Pequeñas de la Norma INOS.

Tabla 4.2

Tipo de consumo, sector y gasto de incendio Tipo de sector Tipo de consumo Consumo de incendio

Rural Domestico No aplica

Tabla 4.3

Delimitación de áreas Área de posible

expansión

Área para desarrollo de

viviendas

Área de vialidad y urbanismo

Áreas verdes y paisajismo

100 %

50 %

30 %

20 %

153460 m2

76730 m2

46038 m2

30692 m2

DERECHOS RESERVADOS

67

Tabla 4.4

Calculo de la dotación de viviendas existentes

CALCULO DE LAS DOTACIONES TRAMO cantidad Dotación L/D lts/seg

1-2 6 Viviendas unifamiliares de 250 m2 c/u, 6 1700 10200

∑ 10200 0.1181

1 Viviendas unifamiliares de 450 m2 c/u, 1 2100 2100

2-3 0 ∑ 2100 0.0243 6 viviendas unifamiliares 550 m2 6 2200 13200

2-4 0 ∑ 13200 0.153 2 viviendas unifamiliares 550m2 2 2200 4400

4-5 ∑ 4400 0.051 9 viviendas unifamiliares 650m2 9 2300 20700

4-7 0 ∑ 20700 0.240 3 viviendas unifamiliares 650m2 3 2300 6900

11-12 0 6900 0.080

11 viviendas unifamiliares 450m2 11 2100 23100

11-14 0 ∑ 23100 0.2674

15 viviendas unifamiliares 450m2 15 2100 31500

16-20 ∑ 31500 0.3646 2 viviendas unifamiliares 450m2 2 2100 4200

DERECHOS RESERVADOS

68

.

20-21 ∑ 4200 0.0486 6 viviendas unifamiliares 300 m2 6 1700 10200

22-21 ∑ 10200 0.1181 2 viviendas unifamiliares 300 m2 6 1700 10200

21-24 0 ∑ 10200 0.1181 6 viviendas unifamiliares 300 m2 6 1700 10200

24-23 0 ∑ 10200 0.1181 6 viviendas unifamiliares 300 m2 6 1700 10200

25-26 0 ∑ 10200 0.1181

11 viviendas unifamiliares 450 m2 11 2100 23100

28-29 ∑ 23100 0.2674 6 viviendas unifamiliares 450 m2 6 2100 12600

20-30 0 ∑ 12600 0.1458

CONSUMO MEDIO DE LAS VIVIENDAS EXISTENTES 192800 2.2315

DERECHOS RESERVADOS

69

Tabla 4.5

Estimación de viviendas futuras Áreas de parcelas

Promedio

En zona de expansión

Área estimada para el

desarrollo de viviendas

Número de viviendas

futuras

Número de viviendas

unifamiliares

actuales

Total viviendas

350 m2

76730 m2

219

96

315

Tabla 4.6

Estimación del caudal de diseño

Área de parcela

(vivienda)

m2

Cantidad de viviendas por

parcela

Dotación (lts/día/parc)

301 a 400 m2

Q medio diario

viviendas futuras

(lts/día)

Q medio viviendas existentes

(lts/día)

350

219

1900

416100

192800

Área de paisajismo y áreas verdes

(m2)

Dotación

áreas verdes

(lts/m2/día)

Q medio áreas

verdes

(lts/día)

---

----

30692

2

61384

---- ------

DERECHOS RESERVADOS

70

Q medio diario viviendas

futuras

(lts/día)

Q medio viviendas existentes

(lts/día)

Q medio áreas

verdes

(lts/día)

Total Q medio diario

(lts/dia)

Total Q medio diario

(Lts/seg)

416100

192800

61384

670284

7.75

Total Q medio diario

(Lts/seg)

Q máximo diario

(1.3 x Qmd)

(lts/seg)

Q máximo horario

(2.5 x Qmd)

(lts/ seg)

Q de incendio

rural

------

7.75

10.07

19.37

No aplica

-------

El caudal medio estimado en este sistema fue de 7.75 lts/seg, en un tiempo

estimado de 20 años, sin tomar en consideración el gasto de incendio por las

razones antes expuestas y estimando una vivienda en cada parcela.

4.3 Análisis de los resultados del diseño del desarenador Por considerarse líneas de aducción por gravedad, se hizo obligatorio el diseño de

una tanquilla desarenadora, ya que generalmente la captación en la fuente

superficial permite el paso de materiales de cierto tamaño, sobretodo en épocas

de lluvia, lo cual ocasionaría daños al sistema o provocaría el desajuste del mismo

en un corto plazo. El objeto principal de este diseño es permitir la retención de

DERECHOS RESERVADOS

71

agua de tal modo que las partículas de arena puedan decantar como resultado de

las fuerzas de gravedad y de otras fuerzas, ello será por tanto debido al peso,

forma de las partículas, viscosidad (temperatura de agua).

Para los cálculos de las dimensiones del tanque fue necesario conocer el tamaño

de las partículas suspendidas, diseñar a razón de una velocidad de sedimentación

adecuada para lograr la decantación de las partículas de arena en el momento en

el que la fuerza gravitatoria se neutraliza con la fuerza de rozamiento, anulando la

aceleración y generando un movimiento de velocidad constante, denominada

velocidad de caída de partícula. Para esto fue necesario ahondar en

investigaciones para simplificar los cálculos del diseño, sobre los valores de

sedimentación válidos y libres para partículas de arena de densidad 2,65, (ver

tabla 4.6, 4.7 y figura 4.8)

Figura 4.8 Velocidad de sedimentos de granos de arena en agua

Fuente: Arocha, Simón

DERECHOS RESERVADOS

72

Tabla 4.7

Valores de sedimentación válidos en sedimentación libre para partículas de arena

de densidad 2,65

d cm 0.005 0.010 0.020 0.030 0.040 0.050 0.01 0.20 0.30 0.50 1.00

Vc cm/s 0.2 0.7 2.3 40 5.6 7.2 15 27 35 47 74

Vc´cm/s 0 0.5 1.7 3.0 4.0 5.0 11 21 26 33

VH cm/s 15 20 27 32 38 42 60 83 100 130 190 Fuente: Ricardo, Sparrow.2007

d: Diámetro de la partícula de arena Vc: Velocidad de sedimentación para un fluido de velocidad horizontal nula Vc´: Velocidad de sedimentación, para un fluido de velocidad horizontal VH: Velocidad horizontal crítica de arrastre de la partícula depositada Los valores anteriores fueron obtenidos mediante cálculos de las siguientes ecuaciones: v = (2 (V/Ap) (g/Cd) (rd-r/r))1/2

F = Fuerza gravitatoria = (rd-r) g V R = Fuerza de rozamiento partícula = 1/2 Cd Ap r v2

rd: Densidad de la partícula r: Densidad del líquido g: Aceleración de la gravedad Cd: Coeficiente de rozamiento (*) Ap: Superficie de partícula en plano perpendicular a la dirección de

desplazamiento partícula

DERECHOS RESERVADOS

73

v: Velocidad de caída de partícula

(*) Cd depende del régimen de corriente del líquido en el que se desplaza la

partícula (laminar, transición y turbulento), definido por el número de REYNOLDS:

Re = (v R) / u

R: radio hidráulico u: viscosidad cinemática del líquido

Tabla 4.8 Diámetro de partículas

Diámetro de las partículas eliminadas

Velocidad de sedimentación

0,150 mm 40-50 m/h 0,200 mm 65-75 m/h 0,250 mm 85-95 m/h 0,300 mm 105-120 m/h

Fuente: Hidroandes

El diámetro de las partículas fue obtenido mediante información recolectada en la

C.A. HIDROLÓGICA DE LA CORDILLERA DE LOS ANDES, la cual tiene un

diámetro de 0.15 mm, para un peso específico de 2.65 g/cm3 (ver fig. 4.3.1).

Conociendo el gasto medio y las velocidades, se procedió al diseño de la sección

transversal y la longitud del mismo, la pendiente para el lavado y limpieza, tubería

de entrada-salida y rebose.

• Caudal máximo diario = 10.07 lts/seg

• Diámetro (f medio, arenas) =0.15 mm

• Peso específico = 2.65 gr/cm3

DERECHOS RESERVADOS

74

Calculo de las velocidades: vc = (230 (s-1) * d)-1/2

Varrastre = [(230 ⋅ (2,65-1) ⋅ 0,075 ⋅ 10 -3)]1/2 = 0,1971m/seg

Factor de seguridad = 0.5

Vhorizontal = V arrastre x f.s.

V horizontal= 0.1971 x 0.5 = 0.0985 m/seg < 0,1971 m/seg

La velocidad horizontal debe ser tal que permita la sedimentación de partículas en la zona prevista, por tanto, debe mantenerse dentro de límites menores que la velocidad de arrastre correspondiente a determinado al tamaño de las partículas que se quiere retener

Velocidad de caída o de sedimentación (de la tabla 4.6)

V caída = Vs = 1, 35 cm/seg

Dimensiones de la sección transversal:

Por Continuidad: Vh= Q max diario/At At= ancho x profundidad At= Q/Vh At= 0,01007 m3/seg / (0,0985 m/seg) = 0.1022 m2 Profundidad= At / ancho P= 0.1022 m2 / 0.60 m = 0.1666 mts Se asumió como ancho 0.60 metros por ser una longitud adecuada para el trabajo

y limpieza del tanque, se consideró que la profundidad calculada debía

aumentarse a fines de evitar el colapso de sedimentos, por lo cual se asumió una

DERECHOS RESERVADOS

75

profundidad de 0.50 mts, en consiguiente el área transversal del desarenador fue

de 0.30 m2.

Área superficial = ancho x largo As= (Vh/Vs) x At As= (9.86 cm/seg /1.35 cm/seg) x 0.30 m2 As= 2.19 m2 L= As/ ancho L = 2.19 m2 / 0.6mts = 3.65 mts Largo= 3.65 mts

La pendiente asumida para la limpieza de la tanquilla desarenadora fue del 5%,

por la longitud del mismo.

El volumen de sedimentación fue obtenido por medio de las dimensiones del

tanque desarenador y se expresa en la tabla 4.8

Tabla 4.9 Resultados del diseño del desarenador

Diámetro de las partículas

Velocidad de arrastre

Velocidad de sedimentación

Velocidad Horizontal

Peso especifico

0.15 mm

19.71 cm/seg

1.35 cm/seg

9.86 cm/seg

2.65 g/cm3

Longitud Ancho Altura

de caída Diámetro Orificios

Pendiente caudal Volumen de sedimentación

3.65 mts

0.60 mts

0.50 mts

3 cm

5 %

10.07 lts/seg

0.2925 m3

DERECHOS RESERVADOS

76

Figura 4.9 Planta del desarenador

Figura 4.10 Corte del desarenador

DERECHOS RESERVADOS

77

Figura 4.11 Zona de entrada al desarenador

DERECHOS RESERVADOS

78

Figura 4.12 Zona de salida del desarenador

4.4 Análisis de los resultados de la capacidad y ubicación de un tanque de almacenamiento. Un tanque de almacenamiento cumple 3 propósitos fundamentales: 1.- Compensar las variaciones de los consumes que se producen durante el día. 2.- Mantener las presiones de servicios en la red de distribución.

DERECHOS RESERVADOS

79

3.- Mantener almacenada cierta cantidad de agua para atender situaciones de

emergencia, tales como incendios e interrupciones por daños de las tuberías de

aducción y de estaciones de bombeo.

La ubicación del tanque fue determinada principalrnente por la necesidad y

conveniencia de mantener presiones en la red dentro de los límites de servicio.

Estas presiones en la red están limitadas por las Normas, dentro de rangos que

puedan garantizar para las condiciones más desfavorables una dinámica mínima y

una máxima, no superior a un determinado valor que haría impráctica su

utilización en las instalaciones domiciliarias. Razones económicas y prácticas han

inducido a establecer rangos de presiones diferentes de acuerdo a las

características y necesidades de las localidades. En tal sentido, se han fijado

valores para sistemas rurales entre 10 y 40 m, según las normas INOS (5),

“Normas para el diseño de los abastecimientos de agua”.

Las presiones de servicio requeridas, fueron un factor determinante para la

ubicación, esta necesariamente estuvieron influenciadas por la Topografía y por

las zonas de mayor consumo.

Al estudiar las redes de distribución se observó que dependiendo de la topografía

se hizo indispensable separar la zona alta de la media y de la baja, para mantener

las presiones en cada red, dentro de límites permitidos.

Esta separación de redes se realizó mediante válvulas reguladoras de presión,

debido a que las condiciones topográficas exigieron disminuir las presiones en

distintos puntos para mantener las presiones adecuadas.

DERECHOS RESERVADOS

80

La capacidad del tanque fue determinada en función de varios objetivos,

conocidos técnicamente como lo establecen las Normas INOS (6).

Para el análisis del tanque se determinó la dotación futura la cual arrojo como

resultado 491 viviendas unifamiliares, esta cantidad fue deducida del cálculo de la

red para un periodo de diseño de 20 años. La capacidad del estanque depende

del consumo medio diario, las pérdidas por averías y una reserva de consumo

contra incendio (toma directa al tanque), los resultados obtenidos se indican en las

tablas 4.10 y 4.111(ver figuras 4.12 y 4.13)

Tabla 4.10 Resultados del volumen mínimo de almacenamiento de agua potable.

Q máximo diario

(lts/dia)

40% Q máximo

diario

Gasto por averías

4 horas

Total volumen

requerido

870048

348019 lts

145008 lts

493027 lts

-------

348.01 m3

145.00 m3

493 m3

Tabla 4.111 Dimensiones del tanque de almacenamiento

Tipo Diámetro (mts)

Altura (mts) Cámara de aire

(mts)

Material Duración

Cilíndrico

14

3.10

0.40

Concreto

20 o 30 años

DERECHOS RESERVADOS

81

El tanque de almacenamiento fue ubicado en el mismo lugar del existente, puesto

que se colocaron válvulas reductoras de presión, este se encuentra a una cota

1092 metros y la urbanización se encuentra en una cota de terreno promedio de

1000 metros.

Figura 4.12 Dimensiones del tanque

DERECHOS RESERVADOS

82

Figura 4.13 Dimensiones del tanque

4.5 Análisis de los resultados de la red de distribución Una vez realizado el estudio de campo, y definidas las estructuras que conforman

el sistema de abastecimiento de agua, se procedió al diseño de la red de

distribución, para proyectar el sistema de distribución de agua potable fue

imprescindible definir la fuente de abastecimiento y la ubicación del tanque de

almacenamiento, Cumplidos estos requisitos se procedió al diseño de la red de

distribución. Se distribuyeron las líneas de distribución del fluido a través de las

vías principales y calles de servicios del sector Hatico, con el fin de ubicar en un

plano los nodos y sus respectivas cotas, una vez se obtuvo la distribución, está

arrojo como resultado una red abierta y otra cerrada lo que origino que se

calculara a través de los métodos de Hanzen Williams y Hardy Cross.

DERECHOS RESERVADOS

83

Los gastos de los tramos se obtuvieron de las dotaciones establecidas en las

normas, donde se describen las dotaciones por área de vivienda. (Ver tabla 5.0).

Usando la tabla de las dotaciones por área de vivienda se determinaron los

caudales de cada tramo. (Ver tabla 5.1). Posteriormente se calcularon los gastos

medios en cada nodo. (Ver tabla 5.1) (Ver figura 4.14)

Tabla 4.12 Dotación por área de vivienda

Vivienda unifamiliar Área de la parcela en

m2 Dotación en

lts/día Hasta 200 1500

201 300 1700 301 400 1900 401 500 2100 501 600 2200 601 700 2300 701 800 2400 801 900 2500 901 1000 2600

1001 1200 2800 1201 1400 3000 1401 1700 3400 1701 2000 3800 2001 2500 4500 2501 3000 5000

DERECHOS RESERVADOS

84

Figura 4.14. Croquis de la red de distribución

.

El caudal para el diseño de la red fue el gasto máximo horario. Las presiones en la red deben satisfacer ciertas condiciones mínimas y máximas

para la diferentes situaciones de análisis, en tal sentido, la red debe mantener

presiones de servicios mínimas que sean capaces de llevar agua al interior de la

vivienda (nuestra norma establecen en el medio rural un mínimo de 10 metros

columna de agua y en el medio urbano se establece un mínimo de 20 a 25 m

dependiendo de la importancia de la ciudad, en nuestro caso se tomara como

mínimo 10 m por ser una zona rural.

DERECHOS RESERVADOS

85

Tabla 4.13

Determinación del gasto por área tributaria

TRAMOS AREAS AREAS ACUM Q

UNITARIO Q TRAMO Q NODO CAPT- DES

10.07

DES-TANQUE

10.07 TANQUE-1

19.35 19.35

1-2. 1500

0.0001262 0.18933 19.172944 2-3. 450

0.0001262 0.056799 18.983614

2-4. 3300

0.0001262 0.416526 18.926815 4-5. 1100 11524 0.0001262 1.4545593 18.510289

5-33. 5167

0.0001262 0.6521787 5-6. 5257

0.0001262 0.6635385

4-7. 5850

0.0001262 0.738387 17.05573 7-8. 6800 41200 0.0001262 5.200264 16.317343 8-9. 6500

0.0001262 0.82043

8-10. 27900

0.0001262 3.521538 7-11. 0

0.0001262 11.117079

11-12. 4200 13600 0.0001262 1.716592 11.117079 12-13. 9400

0.0001262 1.186468

11-14. 5370

0.0001262 0.6778014 9.4004869 14-15. 22100 22100 0.0001262 2.789462 8.7226855 14-16 0

0.0001262 5.9332235

16-22 0 2700 0.0001262 0.340794 5.9332235 20-21 0

0.0001262 0

22-23 900 2700 0.0001262 0.340794 23-26 1800

0.0001262 0.227196

26-27 0

0.0001262 0.227196 27-28 0

0.0001262 0.227196

16-20 6750 44307 0.0001262 5.5924295 5.5924295 20-21 900 7350 0.0001262 0.927717 0.927717 21-24 1500 6450 0.0001262 0.814119

24-25 0 4950 0.0001262 0.624789 0.624789 25-28 0 4950 0.0001262 0.624789 0.624789 28-29 4950

0.0001262 0.624789

20-30 15054 30207 0.0001262 3.8127275 3.8127275 30-31 6090 15153 0.0001262 1.9126117

31-32 9063

0.0001262 1.1439319

DERECHOS RESERVADOS

86

Para la determinación de los diámetros se usó una tabla de relación diámetro

velocidad económica, donde se expresan la velocidad máxima y caudal máximo

de cada diámetro como se conoce el caudal en cada tramo se pudo establecer el

diámetro para cada uno. (Ver tabla 4.14)

Tabla 4.14 Relación diámetro velocidad económica

DIAMETRO V max

m/seg Q max Lts/seg mm Pulg

75 3” O,70 3,05 100 4” 0,75 5,89 150 6” 0,80 14,14 200 8” 0,90 28,27 250 10” 1,00 49,09 300 12” 1,10 77,75 350 14” 1,20 115,45 400 16” 1,25 157,10 450 18” 1,30 206,76 500 20” 1,40 274,90 600 24” 1,60 452,39 700 30” 1,60 729,60

En nuestro diseño se presentaron 2 tipos de redes, las redes abiertas y cerradas,

las redes abiertas fueron calculadas por el método de Hansen Williams, este

método cosiste en calcular las pérdidas de carga por cada tramo. (Ver tabla 5.6).

La red cerrada se caculo por el método de Hardy Cross. Esté, es un método

iterativo que parte de la suposición de los caudales iniciales en los tramos,

satisfaciendo la Ley de Continuidad de Masa en los nodos, los cuales corrige

sucesivamente con un valor particular, del diámetro y caudal, en cada iteración se

deben calcular los caudales actuales o corregidos en los tramos de la red (ver

tabla 5.7). Se distribuyeron los caudales para cada tramo restando el gasto

producido en cada nodo y de esta manera se pudo determinar el diámetro de la

tubería y su caudal. (Ver tabla 4.15)

DERECHOS RESERVADOS

87

Tabla 4.15 Calculo de la red abierta

calculo de la red anierta por el metodo de Hansen Willians C = 140

Tramo longitud Q Ø α J CAPT- DES 4 10.0700 150 mm 0.0000328 0.009408889

DES-TANQUE 262.36 10.0700 150 mm 0.0000328 0.617129044 TANQUE-1 114.44 19.3500 150 mm 0.0002356 6.473109126

1-2. 52.82 19.1700 150 mm 0.0000328 0.408811543 2-3. 73.05 0.8600 100 mm 0.0002356 0.0130202 2-4. 108.68 18.92 150 mm 0.0000328 0.82097053 4-5. 115.75 1.4500 100 mm 0.0002356 0.054228437

5-33. 63.73 0.6500 100 mm 0.0002356 0.006767198 5-6. 39.42 0.6600 100 mm 0.0002356 0.004305744 4-7. 92.38 17.0500 150 mm 0.0000328 0.575628 7-8. 98.96 5.2000 100 mm 0.0002356 0.492312835 8-9. 89.8 0.8200 100 mm 0.000236 0.014655723

8-10. 299.01 3.5200 100 mm 0.0002356 0.722711435 7-11. 39.32 11.1100 100 mm 0.000236 0.796819226 11-12. 108.05 1.7100 100 mm 0.000236 0.068681989 12-13. 68.66 1.18 100 mm 0.000236 0.021971555 11-14. 97.2 9.4 100 mm 0.000236 1.445866116 14-15. 357.84 2.78 100 mm 0.000236 0.558916645 14-16 34.18 5.93 100 mm 0.000236 0.216819594

DERECHOS RESERVADOS

88

Tabla 4.16

Calculo de las presiones

Nodo Cota piezometrica Cota topografica m.c.a valvula Cota piezometrica m.c.a.

captacion 1146.500 1146.5 0

desarenador 1146.491 1145 1.491 tanque 1140.017 1092 48.017

tanque 1095.1 1092 3.100

1 1088.627 1054 34.627

2 1088.218 1037.4 50.818

3 1088.205 1035.4 52.805

4 1087.384 1019.55 67.834 1 1034.55 15

5 1087.330 1020.42 66.910 1034.495772 14.0757716 33 1087.323 1024.2 63.123 1034.489004 10.2890044 6 1087.319 1016.2 71.119 1034.484699 18.2846986 7 1086.743 1012 74.743 1033.909071 21.9090706 8 1086.251 1016.4 69.851 1033.416758 17.0167578 9 1086.236 1020.4 65.836 1033.402102 13.0021021

10 1085.513 1014 71.513 1032.679391 18.6793906

11 1084.717 1002.55 82.167 1031.882571 29.3325714

12 1084.648 990 94.648 1031.813889 41.8138894 13 1084.626 996 88.626 1031.791918 35.7919179 14 1083.180 992 91.180 1030.346052 38.3460517 15 1082.621 998 84.621 1029.787135 31.7871351 16 1082.404 983.22 99.184 1029.570316 46.3503155

DERECHOS RESERVADOS

89

Tabla 4.17

Hoja de cálculo, red cerrada método de Hardy Cross.

Tabla 4.18

Calculo de las presiones red cerrada

Nodo Cota piezometrica Cota topografica m.c.a

16 1029.570 983.22 46.350

20 1029.487 981 48.487

21 1029.482 983.1 46.382

24 1029.475 990 39.475

25 1029.458 986.01 43.448

28 1029.451 974.9 54.551

22 1029.428 980.15 49.278

23 1029.414 983.45 45.964

26 1029.390 984.55 44.840

27 1029.379 984.9 44.479

28 1029.338 995 34.338

DERECHOS RESERVADOS

90

Tabla 4.19

Calculo de la red abierta anexa

calculo de la red anierta por el metodo de Hansen Willians

C = 140

Tramo longitud Q Ø α J

20-30 255.54 3.8100 100 mm 0.0002356 0.7150648

30-32 125.22 1.9100 100 mm 0.0002356 0.0976699

28-29 64.17 0.6300 100 mm 0.0002356 0.0064311

Tabla 4.20

Calculo de las presiones

Nodo Cota piezometrica Cota topografica m.c.a

20 1029.570 981 48.570

30 1028.855 983.2 45.655

32 1028.757 991.56 37.197

28 1029.338 995 34.338

29 1029.332 982 47.332

Para este diseño se usó tubería P.V.C con un coeficiente de rugosidad de 140, el

tanque se colocó a una cota 1092 mts. Para el cálculo de estos dos tramos se

tomó la presión de los nodos 20 y 28.

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91

Detalle de conectores, válvulas, reducciones se muestra en la figura 4.5.1

Figura 4.15 Detalle de conexiones

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92

Las curvas de nivel se muestran (figura 4.16).

Figura 4.16 Curvas de nivel

|

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93

DERECHOS RESERVADOS

92

CONCLUSIONES

La presente investigación tuvo como punto base, solucionar el problema del

abastecimiento de agua potable en el Sector Hatico, Valera, Estado Trujillo, a

través de la propuesta del diseño de un nuevo acueducto, para el logro del

objetivo general fue necesario un estudio visual de campo y documental para

obtener la información requerida, a fin de su consecución.

A medida que se desarrolló esta investigación se fueron derivando las siguientes

conclusiones:

• La evaluación y diagnostico al sistema actual fue prioritario, para obtener

información sobre las fallas del acueducto y sus obras de captación, por

medio de este estudio se pudo aprovechar la obra de captación y datos de

para determinar el caudal de diseño, en el sector no poseía registro en los

censos. Se pudo constatar que la tubería y el tanque de almacenamiento y

las grandes presiones son las principales causas de la falta de agua.

Gracias a esta investigación se logró conocer el estado de las tuberías y

las causas que generan el mal desempeño del acueducto.

• En cuanto al caudal de diseño fue necesario adoptar estimaciones de áreas

de posible expansión, mediante la delimitación de terrenos con poca

diferencia de cota, ya que la topografía del lugar es accidentada. A través

de un estudio de campo se determinó un promedio de área de parcela por

vivienda. Con la información recaudada y aplicando las normas sanitaria

para acueductos se obtuvo el caudal de diseño de 10.79 lts/seg el cual

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93

abastecerá a la población en los próximos años sin falla alguna, para el

periodo de vida útil que fue diseñado.

• Del caudal de diseño y las dotaciones necesarias por la población, se

diseñó un tanque de almacenamiento, dispuesto para abastecer a 491

viviendas unifamiliares es decir 491 familias o aproximadamente 1964

personas. Con una capacidad de 600000 lts. Y una reserva contra incendio

de 72000 lts. Se tomó como previsión un gasto de incendio y de averías

para cumplir con las normas y tener la capacidad de

• La red de distribución se realizó mediante ecuaciones de cálculo de redes

abiertas y cerradas, por ser una población rural, se decidió añadir una toma

directa del tanque de almacenamiento para el gasto de incendio, con la

intención de minimizar los costos de ejecución del proyecto, ya que el

caudal necesario para este tipo de prevención fue prácticamente igual a la

dotación necesaria para la población de diseño. La tubería que se uso fue

PVC de diferentes diámetros como se muestra en el capítulo IV. Las

presiones mínimas fueron mayor a los 10 metros columna de agua y las

máximas no llegaron a 50 gracias a la válvulas reductoras de presión,

colocadas en puntos estratégicos, logrando mantener presiones en los

rangos permitidos por norma, las tuberías se distribuyeron a en las vías

principales y calles de servicios. El nuevo diseño de distribución, podrá

permitir un desarrollo del sector en los próximos años.

• Los servicios básicos son los propulsores de las comunidades, a través de

esta investigación soluciones para adecuar las condiciones de vida, el

desarrollo habitacional y social.

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94

RECOMENDACIONES

• Crear incentivos que permitan el uso de agua de manera eficiente y

razonable. .

• Usar válvulas reguladoras de presión o tanquilla rompe carga para disminuir las presiones que pudieran ocasionar daños en las tuberías.

• Implementar un plan de educación pública, ya que esta es la clave para

cambiar el mal uso que se le da al vital líquido.

• Darle el mantenimiento correspondiente a los componentes de la red y el

sistema de distribución, para garantizar su durabilidad y rendimiento.

• Aprovechar el beneficio que presenta esta investigación para la elaboración

de un sistema de distribución de agua eficiente.

• Tomar en cuenta la validez y efectividad de los resultados hechos en esta investigación para mejorar las tuberías del sistema actual.

DERECHOS RESERVADOS

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BIBLIOGRAFÍA

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