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UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERÍA ESTUDIO Y DISEÑO DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE DE LA COLONIA 20 DE OCTUBRE, MUNICIPIO DE CHAMPERICO DEL DEPARTAMENTO DE RETALHULEU TRABAJO DE GRADUACIÓN PRESENTADO A JUNTA DIRECTIVA DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA POR WENDY LÓPEZ DUBÓN ASESORADO POR: ING. MANUEL ALFREDO ARRIVILLAGA OCHAETA AL CONFERÍRSELE EL TÍTULO DE INGENIERA CIVIL GUATEMALA, MARZO DE 2004
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UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESTUDIO Y DISEÑO DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE DE LA COLONIA 20 DE OCTUBRE, MUNICIPIO DE
CHAMPERICO DEL DEPARTAMENTO DE RETALHULEU
TRABAJO DE GRADUACIÓN
PRESENTADO A JUNTA DIRECTIVA DE LA
FACULTAD DE INGENIERÍA
POR
WENDY LÓPEZ DUBÓN
ASESORADO POR: ING. MANUEL ALFREDO ARRIVILLAGA OCHAETA
AL CONFERÍRSELE EL TÍTULO DE
INGENIERA CIVIL
GUATEMALA, MARZO DE 2004
UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA
FACULTAD DE INGENIERÍA
NÓMINA DE JUNTA DIRECTIVA
DECANO Ing. Sydney Alexander Samuels Milson
VOCAL I Ing. Murphy Olympo Paiz Recinos
VOCAL II Lic. Amahán Sánchez Álvarez
VOCAL III Ing. Julio David Galicia Celada
VOCAL IV Br. Kenneth Isuur Estrada Ruiz
VOCAL V Br. Elisa Yazminda Vides Leiva
SECRETARIO Ing. Pedro Antonio Aguilar Polanco
TRIBUNAL QUE PRACTICÓ EL EXAMEN GENERAL PRIVADO
DECANO Ing. Sydney Alexander Samuels Milson
EXAMINADOR Ing. Carlos Salvador Gordillo García
EXAMINADOR Ing. Christa del Rosario Classon de Pinto
EXAMINADOR Ing. Ángel Roberto Sic García
SECRETARIO Ing. Pedro Antonio Aguilar Polanco
Universidad de San Carlos de Guatemala Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Civil
ESTUDIO Y DISEÑO DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE DE LA COLONIA 20 DE OCTUBRE, MUNICIPIO DE
CHAMPERICO DEL DEPARTAMENTO DE RETALHULEU
Wendy López Dubón Asesorado por Ing. Manuel Alfredo Arrivillaga Ochaeta
Guatemala, marzo de 2004
HONORABLE TRIBUNAL EXAMINADOR
Cumpliendo con los preceptos que establece la ley de la Universidad de San
Carlos de Guatemala, presento a su consideración mi trabajo de graduación
titulado:
ESTUDIO Y DISEÑO DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE DE LA COLONIA 20 DE OCTUBRE, MUNICIPIO DE CHAMPERICO DEL
DEPARTAMENTO DE RETALHULEU
Tema que me fuera asignado por la Dirección de Escuela de Ingeniería Civil,
con fecha 21 de enero de 2004.
Wendy López Dubón
ÍNDICE GENERAL
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES..................................................................V LISTA DE SÍMBOLOS..............................................................................VII GLOSARIO................................................................................................IX RESUMEN.................................................................................................XI OBJETIVOS..............................................................................................XIII INTRODUCCIÓN.......................................................................................XV 1. MONOGRAFÍA DEL LUGAR
1.1. Aspectos físicos.......................................................................... 1
1.1.1. Ubicación geográfica......................................................... 1
1.1.2. Aspectos climáticos........................................................... 1
1.1.3. Colindancias...................................................................... 2
1.1.4. Topografía......................................................................... 2
1.1.5. Flora y fauna………….……………………………………… 2
1.1.6. Suelo................................................................................. 3
1.2. Demografía y situación social...................................................... 4
1.2.1. Población........................................................................... 4
1.2.2. Tipo de vivienda................................................................ 4
1.2.3. Vía de acceso.................................................................... 4
1.3. Servicios...................................................................................... 6
1.3.1. Educación.......................................................................... 6
1.3.2. Drenajes............................................................................ 6
1.3.3. Salud................................................................................. 6
1.3.4. Transporte......................................................................... 6
1.3.5. Electricidad........................................................................ 6
1.4. Actividad económica................................................................... 7
1.4.1. Comercio........................................................................... 7
1.4.2. Producción......................................................................7
2. SERVICIO TÉCNICO PROFESIONAL
2.1. Datos preliminares....................................................................... 9
2.1.1 . Fuentes de agua.............................................................. 9
2.1.2 . Aforo................................................................................. 9
2.1.3 . Calidad del agua.............................................................. 10
2.1.4 . Levantado topográfico...................................................... 10
2.1.5 . Cálculo topográfico........................................................... 10
2.2. Diseño hidráulico.......................................................................... 10
2.2.1. Población actual................................................................ 10
2.2.2. Periodo de diseño............................................................. 11
2.2.3. Población futura................................................................ 11
2.2.4. Dotación............................................................................ 11
2.2.5. Caudal medio diario.......................................................... 12
2.2.6. Caudal máximo diario........................................................ 12
2.2.7. Caudal máximo horario..................................................... 13
2.2.8. Diseño de tanque de distribución...................................... 13
2.2.9. Bomba para el pozo perforado.......................................... 15
2.3. Red de distribución...................................................................... 16
2.3.1. Red de distribución cerrada.............................................. 16
2.3.2. Caudal de vivienda............................................................ 16
2.3.3. Caudal instantáneo........................................................... 16
2.3.4. Presión estática................................................................. 17
2.3.5. Presión dinámica............................................................... 17
2.3.6. Bases de diseño................................................................ 18
2.3.7. Cálculo de diseño hidráulico............................................. 19
2.4. Obras de arte............................................................................... 22
2.4.1. Caja rompe-presión .......................................................... 22
2.4.2. Profundidad de zanja para la colocación de tubería........ 22
2.4.3. Conexiones....................................................................... 23
2.4.4. Diámetro, tipo y clase de tubería....................................... 23
2.5. Análisis de costos........................................................................ 25
2.5.1. Cuantificación de materiales............................................. 25
2.5.2. Cuantificación de mano de obra........................................ 27
2.5.3. Presupuesto final............................................................... 28
2.5.4. Cronograma de ejecución................................................. 29
2.6. Sistema tarifario......................................................................... 30
3. OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO
3.1. Manual de operaciones y mantenimiento.................................... 33
3.1.1. Válvulas de compuerta...................................................... 33
3.1.2. Válvulas de compuerta para limpieza............................... 33
3.1.3. Válvulas de globo.............................................................. 34
3.1.4. Válvulas de aire................................................................. 34
3.1.5. Estrategia de capacitación................................................ 35
3.1.6. Actividades de mitigación de desastres............................ 35
CONCLUSIONES......................................................................................... 39 RECOMENDACIONES................................................................................ 41 BIBLIOGRAFÍA............................................................................................ 43 APÉNDICES................................................................................................. 45
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES
FIGURA
1. Localización de la Colonia 20 de Octubre.................................... 5
2. Plano de planta de conjunto......................................................... 49
3. Plano de planta de curvas de nivel............................................... 51
4. Plano de planta de red de distribución.......................................... 53
5. Plano de planta de curvas de gasto.............................................. 55
6. Plano de planta de curvas isopiezométricas................................. 57
7. Plano de detalles.......................................................................... 59
TABLAS
I. Diseño hidráulico................................................................................ 19
II. Diseño hidráulico................................................................................ 21
III. Materiales para red de distribución.................................................... 25
IV. Materiales para caja de válvula de compuerta................................... 26
V. Mano de obra para red de distribución............................................... 27
VI. Mano de obra para válvula de compuerta.......................................... 27
VII. Presupuesto total del proyecto........................................................... 28
VII. Cronograma de ejecución.................................................................. 29
IX. Costo de energía eléctrica………………………………………………. 30
X. Cálculo de tarifa…………………………………………………………. 31
XI. Planificación de medidas para la mitigación de desastres................. 37
XII. Libreta topográfica.............................................................................. 47
XIII. Diseño hidráulico, obtenido por el programa LOOP…………………. 48
LISTA DE SÍMBOLOS
ASTM. Sociedad Americana para Pruebas y Materiales
β. Peso específico del agua expresado en lb/pie3
C. Coeficiente de fricción, coeficiente de la capacidad
hidráulica de tubería (adimensional)
D. Diámetro
E. Estación
E.P.S. Ejercicio Profesional Supervisado
FDM Factor de día máximo (adimensional)
FHM Factor de hora máximo (adimensional)
gpm Galones por minuto
H. Altura
Hf. Pérdida de carga expresada, en metros
Hg. Hierro galvanizado
km Kilómetro
l/s Litros por segundo
l/hab./día Litros por habitante por día (dotación)
m Metro
m/s Meros por segundo
mca Metros columna de agua
P. Presión
P.S.I. Libras por pulgada cuadrada (lb/pul2)
P.U. Precio unitario en quetzales
GLOSARIO
Aforo Operación que consiste en medir un caudal de
agua; es la producción de una fuente.
Agua potable Agua que es sanitariamente segura, además de
ser inodora, insípida, incolora y agradable a los
sentidos.
Amenaza natural Fenómenos naturales, como sismos, huracanes,
inundaciones, deslizamientos y sequías, que
pueden transformarse en desastres y afectar los
sistemas de vida y las estructuras físicas y
sociales.
Bases de diseño Bases técnicas adoptadas para el diseño del
proyecto.
Caudal Volumen de agua que pasa por unidad de tiempo;
su simbología es litros por segundo, metros
cúbicos por segundo, galones por minuto.
Consumo Cantidad de agua real que utiliza una persona es
igual a la dotación.
Cota de terreno Altura de un punto de terreno, referido a un nivel
determinado.
Cota piezométrica Máxima presión dinámica en cualquier punto de la
línea de conducción o distribución, es decir, la que
alcanzaría una columna de agua si en dicho punto
se colocara un manómetro.
Letrina Pozo ciego destinado a recibir heces fecales y
orina.
Medidas de mitigación Una serie de medidas, que una vez identificadas
las amenazas y los posibles daños en el sistema,
se utilizan para moderar y preparar la respuesta
frente a la emergencia.
Presión Fuerza ejercida sobre un área determinada.
Riesgo Proximidad de un daño; mantiene una relación
con la amenaza y la vulnerabilidad.
Vulnerabilidad La susceptibilidad de que un elemento o conjunto
de elementos sea dañado o afectado por la
ocurrencia de un desastre.
RESUMEN
Se plantea la construcción de una red de distribución de agua potable
para la Colonia 20 de Octubre, del municipio de Champerico, del
departamento de Retalhuleu, el cual se encuentra ubicado a 12 kilómetros
de la cabecera municipal.
La red de distribución de agua potable es de 4,805 metros de longitud,
y por las características topográficas y geométricas de la comunidad, se usa
un sistema de circuitos cerrados. Para el cálculo y el diseño se utilizó un
programa de computadora para tener exactitud y facilitar el trabajo.
La fuente de abastecimiento es de origen subterráneo. Se contará
con un pozo perforado. La extracción del agua del pozo se llevará a cabo
mediante una bomba de 25 hp de capacidad y una tubería de succión de
hierro galvanizado de 6 pulgadas de diámetro. El tanque de almacenamiento
será un tanque elevado de 150 metros cúbicos de capacidad. A dicho tanque
se le aplicará una solución de 0.1% de hipoclorito de calcio, para garantizar
la potabilidad del agua.
La red de distribución comprende tuberías que van desde el tanque
de distribución hasta las líneas que conforman las conexiones domiciliares.
La tubería a utilizar es de tipo PVC, de 160 psi y de diferentes diámetros,
según el diseño. Se propone un manual de operación y mantenimiento para
las actividades preventivas y correctivas, así como el desglose de un
sistema tarifario que incluye el gasto de energía eléctrica mensual de la
bomba y el costo de mantenimiento, que es pagado por los habitantes, de
cada vivienda para que sea un sistema auto sostenible.
OBJETIVOS
• General
Contribuir al desarrollo integral de la Colonia 20 de Octubre, del
departamento de Retalhuleu, implementando un sistema de
abastecimiento de agua potable adecuado a las necesidades de
crecimiento y salubridad de los habitantes, y así elevar su calidad de
vida.
• Específicos
1. Mediante los estudios y diseños correspondientes, proporcionar la
información necesaria para implementar una red de distribución que
abastezca de agua potable a la población actual y futura de la
comunidad en mención.
2. Establecer un sistema tarifario que permita cubrir los costos
administración, operación y mantenimiento del sistema de agua
potable de la Colonia.
INTRODUCCIÓN
En todas las épocas, el agua ha sido reconocida como la principal
fuente de vida para la humanidad. Dicha fuente de vida, con el correr de los
años, se ha vuelto escasa e insalubre; por lo cual, el hombre, en su afán de
sobrevivencia, ha recurrido a diferentes métodos de captación y
saneamiento de la misma.
Llegado el siglo XXI, todavía existen poblaciones que no poseen el
servicio de agua. Por ello este trabajo de graduación tiene como objetivo
primordial desarrollar la planificación del proyecto: ESTUDIO Y DISEÑO DE LA RED DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE DE LA COLONIA 20 DE OCTUBRE, MUNICIPIO DE CHAMPERICO DEL DEPARTAMENTO DE RETALHULEU.
El estudio presentado es una práctica asesorada por la unidad de
E.P.S. (Ejercicio Profesional Supervisado) de la Facultad de Ingeniería, en
coordinación con la U.T.M. (Unidad Técnica de la Municipalidad) de
Champerico. La realización de la misma ha sido también un esfuerzo de la
comunidad, con el objetivo de disminuir los problemas que actualmente se
presentan.
La Colonia 20 de Octubre tiene una población actual de 1,160
habitantes, la cual se proyecta a un incremento de 2,095 habitantes en 20
años. En dicho aumento se perciben problemas de salubridad, los que se
reflejan en una enorme demanda por servicios públicos, principalmente el
abastecimiento de agua potable. Como consecuencia de la falta de atención
a esa demanda, diariamente se incrementa el número de enfermedades.
En el diseño del sistema de agua potable es necesario establecer
medidas de mitigación de desastres, debido a que los resultados de los
últimos, han demostrado el incremento de la vulnerabilidad provocada por la
acción del hombre. En consecuencia, los servicios de agua y saneamiento
se ven seriamente afectados, lo que influye de manera negativa en la salud y
bienestar de la población. Es necesario implementar estas medidas contra
todo tipo de amenazas naturales: sismos, huracanes, inundaciones,
deslizamientos y sequías, entre otros.
1. MONOGRAFÍA DEL LUGAR
1.1. Aspectos físicos
1.1.1. Ubicación geográfica
La Colonia 20 de Octubre se encuentra ubicada en el municipio de
Champerico, del departamento de Retalhuleu. Se ubica a 12 kilómetros de
la ciudad de Champerico y a 216 kilómetros de la ciudad de Guatemala.
1.1.2. Aspectos climáticos
La Colonia 20 de Octubre, por su localización, cuenta con un
clima cálido, cuya temperatura promedio es 32º Celsius. Su temperatura
máxima promedio es de 34º Celsius y su temperatura mínima promedio, de
22º Celsius.
La época más fría del año está comprendida entre los meses de
diciembre a enero y la más calurosa se presenta entre abril y mayo.
El clima de Champerico se caracteriza por dos estaciones, una muy
seca y otra muy húmeda, en el litoral, y por condiciones más húmedas en el
declive del Pacífico. La estación seca abarca de noviembre a abril en las
regiones costeñas y sólo enero y febrero tienen un promedio menor de 50
milímetros de precipitación, lo cual se considera mínimo para el crecimiento
de las plantas en la región.
La precipitación pluvial aumenta desde aproximadamente 1,000
milímetros anuales en la costa a 3,000 milímetros en la población de
Champerico, y hasta aproximadamente 4,000 milímetros en la parte norte
del municipio. Cualquier mes del año puede tener menos de 50 milímetros
de precipitación en la costa, pero tierra adentro sólo 6 meses, de noviembre
a abril, pueden tener una sequía ocasional. Las lluvias de mucha intensidad
son comunes y puede haber un período llamado "temporal", en que llueve
continuamente durante 2 ó 3 días. Estas cubren extensas zonas,
ocasionando daños a los cultivos y a las vías de comunicación.
1.1.3. Colindancias La Colonia 20 de Octubre colinda de la siguiente manera: al norte
con la aldea el Rosario, al sur con el caserío Los Ángeles, al oeste con el
micro-parcelamiento El Pijuy, al este con el caserío Santa Rosa.
1.1.4. Topografía
Las condiciones topográficas de la Colonia son sumamente planas,
por lo cual el tránsito y la nivelación se ejecutaron al mismo tiempo, y para
ello se utilizó el método taquimétrico (topografía de segundo orden).
1.1.5. Flora y fauna
Los recursos naturales de Champerico se encuentran en peligro de
extinción por la deforestación que se ha realizado para el cultivo de ajonjolí,
maíz y pasto, este último para la explotación de ganadería. Sin embargo,
aún se conservan algunas especies de árboles tanto maderables como para
leña, entre los que encontramos: cedro, palo blanco, laurel, eucalipto,
mangle, mango y madre sal, entre otros.
Para proteger las especies de mangle, las autoridades respectivas
han establecido la prohibición de su comercialización y explotación.
Asimismo, se cuenta con variedad de árboles frutales, sobre todo los cítricos
como naranja, limón y mandarina. También existe variedad de flores como
buganvilla, rosa, quinceañera, camarón, clavel, narciso, margarita, entre
otras.
En las cercanías de la Colonia 20 de Octubre se conservan varias
especies de animales, principalmente en la fauna marina, misma que es
explotada, por ser la pesca una de las actividades más importantes del lugar.
Entre las especies que encontramos están: mariscos, camarón, cangrejo,
jaiba, moluscos, ostiones, calamares, pulpo, concha de burro, mejillón y una
gran variedad de peces.
La fauna terrestre se compone de especies de conejos, mapaches,
tacuazines, iguanas, aves, palomas, pelícanos, loros, patos, pericos y
golondrinas. Entre las serpientes aún existen coral, mazacuata, barba
amarilla, cascabel, zumbadora, cantil de agua, bejuquillo y tornasol.
1.1.6. Suelo El litoral del Pacífico, con sus áreas de lagos y las clases misceláneas
de terreno, constituye el 80 por ciento del departamento de Retalhuleu. Es
una planicie casi llana. Su anchura promedio es aproximadamente de 30
kilómetros y la elevación en su límite interior es alrededor de 150 metros
sobre el nivel del mar. La mayor parte de esta sección se usa para pastoreo,
aunque también hay grandes plantaciones de gramíneas, aceites especiales
y algodón.
El suelo es suave, está formado por una capa vegetal, luego por
barro, arena y por último, talpetate.
1.2. Demografía y situación social 1.2.1. Población
Los datos de la población se obtuvieron en el censo levantado por
la unidad de EPS y con la colaboración de la comunidad. El número de
viviendas es de 271.
1.2.2. Tipo de vivienda
En cuanto a su infraestructura, éstas son de topología mixta. Es
decir, que el levantamiento es de mampostería de blocks de 0.60 metros de
alto y lo demás, de madera. La cubierta de los techos es de lámina de zinc,
y en pequeños porcentajes, el techo es de palma de guano.
1.2.3. Vía de acceso
La vía de acceso esta constituida por la ruta nacional 9-S, que se
encuentra totalmente asfaltada. La vía férrea atraviesa el municipio de norte
a sur, pasando por la parte norte de la Colonia.
Figura 1. Localización de la Colonia 20 de Octubre
1.3. Servicios 1.3.1. Educación
La Colonia 20 de Octubre cuenta con una escuela para primaria, la
cual tiene 4 aulas. Se cuenta también con un salón de usos múltiples para
las actividades culturales.
1.3.2. Drenajes
La Colonia no cuenta con un sistema de drenaje sanitario, lo que
altera los diferentes sistemas ambientales. Para la evacuación de excretas
se utiliza la letrina ventilada (VIP), es decir, un pozo ciego y un tubo.
1.3.3. Salud
Existe un puesto de salud del Ministerio de Salud Pública, el cual
brinda a la comunidad los servicios básicos. Y cuando presentan
enfermedades mayores, se recurre a la clínica del IGSS (Instituto
Guatemalteco de Seguridad Social) que se encuentra en la cabecera
municipal.
1.3.4. Transporte
Se utiliza el transporte urbano, el cual va de la cabecera municipal de
Champerico a la cabecera municipal de Retalhuleu.
1.3.5. Electricidad
La Colonia es abastecida del servicio eléctrico por empresa DEOCSA
(Distribuidora de Electricidad de Occidente, S.A.).
1.4. Actividad económica 1.4.1. Comercio
Algunas familias se dedican a la venta de insumos básicos, por medio
de pequeñas tiendas, las cuales generan ingresos para ayudar a la
economía del hogar.
1.4.2. Producción
La actividad principal es la pesca. Se obtienen mariscos como:
camarón, cangrejo, jaiba, moluscos, ostiones, calamares, pulpo, concha de
burro, mejillón y una gran variedad de peces como: róbalo, bagre, curvina,
cachaco, pez sierra, entre otros.
Los principales cultivos son: maíz, plátano, mango, limón, naranja,
palma africana, ajonjolí, sandía, papaya y pasto. El maíz se comercializa en
la cabecera departamental y en otras comunidades aledañas. Además, es la
base fundamental para la alimentación de los habitantes. La caña de azúcar
es enviada a varios ingenios del país, y el ajonjolí se comercializa en la
cabecera departamental.
2. SERVICIO TÉCNICO PROFESIONAL 2.1. Datos preliminares
2.1.1. Fuentes de agua
Las fuentes de agua pueden ser de origen subterráneo o superficial.
Entre las fuentes de origen subterráneo se encuentran: nacimientos,
manantiales, galerías de infiltración y pozos. Entre las de origen superficial
figuran: ríos, lagos, el agua de lluvia y el agua de condensación.
Para la Colonia 20 de Octubre las fuentes de aguas utilizadas son
principalmente los pozos excavados mediante un sistema de extracción
manual (cubeta y lazo).
Para este proyecto de red de distribución de agua potable se cuenta
con un pozo ya perforado.
Este tiene 51.44 metros de profundidad, posee un nivel estático de 39
metros debajo del nivel del terreno. El nivel estático es el nivel original del
acuífero en donde el agua permanece dentro de un pozo cuando no se está
aplicando ninguna forma de extracción.
2.1.2. Aforo
Es la operación que consiste en medir un caudal de agua. Según el
diseño, se determinó que el aforo por método volumétrico deberá ser mayor
de 4.36 l/s para poder satisfacer las necesidades de la población.
2.1.3. Calidad del agua Para la desinfección del agua se utilizará con un hipoclorador, que
trabajará a una solución de 0.1% de hipoclorito de calcio, con una
concentración de 1 miligramo/litro (ver localización en Apéndice). Dicho
método de desinfección fue diseñado por una empresa privada.
2.1.4. Levantamiento topográfico
Para el levantamiento de la red de distribución, se trabajaron la
nivelación y el tránsito. El trabajo se realizó con los siguientes recursos:
A. Recurso Humano: 2 estudiantes de EPS, 2 ayudantes de la Colonia
B. Recurso físico: equipo de topografía (teodolito, nivel, trípode, estadal
y cinta métrica) y madera para la elaboración de trompos
2.1.5. Cálculo topográfico
Posteriormente al trabajo de campo, se calculó la libreta y se
obtuvieron datos de azimut, elevaciones y distancias, con el objetivo de
dibujar la planta y las curvas de nivel. Las curvas de nivel muestran las
condiciones topográficas del terreno.
2.2. Diseño hidráulico
2.2.1. Población actual La población actual se determinó por medio del levantamiento
topográfico de densidad y vivienda. Se obtuvo la siguiente información:
Casas = 271
Población actual = 1,160
2.2.2. Período de diseño
Se consideró factible un período de 20 años, debido a que se va a
utilizar tubería de PVC, lo cual permite una durabilidad de las instalaciones y
de la capacidad de agua que genera la fuente de servicio.
2.2.3. Población futura
Para calcular el crecimiento de una población y estimar la población
se utilizó el método geométrico, ya que éste es aplicable a población
dispersa y con poca probabilidad de crecimiento.
( )nrPaPf += 1*
Pf = Población futura (habitantes)
Pa = Población actual (habitantes)
r= Tasa de crecimiento (según INE = 3%)
n = Período de diseño (años)
Pa = 1,160 habitantes r = 0.03
Pf = 2,095 habitantes n = 20 años
2.2.4. Dotación
Es la cantidad de agua que se le asigna a una persona para consumo
diario, siendo el consumo diario la cantidad real que utiliza una persona, y se
expresa en litros por habitante por día.
En acueductos rurales, especialmente en clima cálido, se adopta la
siguiente dotación:
- Conexiones prediales (colocar un grifo a una casa) 90-120l/hab/día
- Servicios basados en llenar cántaros 40-60l/hab/día
2.2.5. Caudal medio diario (Qm)
Es la cantidad de agua que requiere una población en un día. Otra
definición es el consumo durante un día (24h), la cual se obtiene como
promedio de los consumos diarios en el periodo de un año.
Cuando no se conocen registros, podrá aceptarse el producto de
dividir la dotación entre el número de habitantes:
segundolitrosuturapoblacionfdotacionQm ==
400,86*
Qm = 120*2,095/86,400= 2.91 l/s
2.2.6. Caudal máximo diario
El caudal máximo diario se utiliza para diseñar la línea de conducción
del proyecto. Este caudal se define como el máximo consumo de agua
durante las 24 horas, observado en el período de un año.
El factor de día máximo que se utiliza en el área rural es de 1.2-1.5.
En este proyecto se utiliza el factor 1.5 por ser un clima cálido y porque
existen variaciones o desviaciones de consumo durante el día.
Qmd = Factor de día máximo (FDM) * Qm
Qmd = 1.5 * 2.91= 4.36 l/seg.
Este caudal máximo diario es el caudal de conducción y debe ser
menor que el aforo.
2.2.7. Caudal máximo horario
El caudal horario máximo se utiliza para diseñar la red de distribución.
Se define como el máximo consumo de agua observado durante una hora
del día en el período de un año.
Según las normas generalmente aceptadas, el factor de hora máxima
en el área rural es de 1.8 - 2. Este es un factor de seguridad, porque el
consumo de agua presentara variaciones hora a hora, mostrando horas de
consumo máximo y horas de consumo mínimo. Este factor se originó de un
diagrama de consumo (Q) contra tiempo (hora). El factor de horas máximas
a utilizarse en este diseño es de 1.9.
Qmh = Factor de hora máxima (FHM) * Qm.
Qmh = 1.9 * 2.91
Qmh = 5.53 l/s
El caudal horario máximo es el caudal de distribución y debe ser
menor que el aforo.
2.2.8 Diseño del tanque de distribución (tanque elevado)
El volumen del tanque debe ser 40 por ciento del caudal máximo
diario (caudal de conducción).
V = 0.40 * Qmd
V = 0.40 * (FDM * Qm)
V = 0.40 * (FDM * Pf * Dot/86,400)
V = 0.40 * (1.5 *2,095* 120/86,400)*(86,400/1000)
V = 150 metros cúbicos
Las dimensiones del tanque elevado son:
HRV ** 2π=
H = 4*R
R = 2.5 metros
H = 10 metros
Para el diseño se recomienda que el tanque sea de 150 metros
cúbicos, los cuales son necesarios para cubrir el consumo de la población
durante un período de veinte años. Dicho tanque debe ser construido con
lámina de 3/16" de espesor. Para tener acceso al tanque, se colocarán dos
escaleras: una exterior con protección, y una interior sin protección; el
tanque tendrá un acceso de diámetro de 26 pulgadas.
Debe construirse una torre que servirá para colocar el tanque, la cual
se elaborará con tubo HG de diámetro 6 pulgadas, el embreizado tendrá un
perfil "U" de 1/4"*2"*4" horizontal y verticalmente.
Se colocará un pararrayos de bajo voltaje y un guardanivel para el
encendido y apagado automático de llenado del tanque. Se potabilizará el
agua aplicando un 10% de hipoclorito de sodio (cloro líquido).
El tanque elevado debe diseñarse con las siguientes funciones:
• Almacenar agua en horas de poco consumo, como reserva para
contingencias.
• Compensar las demandas máximas horarias esperadas en la red de
distribución.
• Almacenar cierta cantidad de agua para combatir incendios.
• Reserva suficiente por eventual interrupción en la fuente de
abastecimiento.
Además, el tanque elevado deberá tener los siguientes dispositivos:
• Diámetro mínimo de la tubería de rebalse: será igual al de la tubería
de entrada al tanque. El diámetro es de 6".
• Válvula de flote, cierre automático cuando el depósito se ha llenado.
• Cubierta hermética que impida la penetración del agua, polvo u
otros materiales del exterior, con su respectiva escotilla de visita
para la inspección de limpieza.
• Tubo de ventilación, que evacue el aire durante el llenado, en
número no menor de 2", y provista de rejilla que impida la entrada
de insectos.
• Escaleras interiores y exteriores.
• Un tubo de desagüe con un mínimo de 4" con su correspondiente
llave de paso.
2.2.9. Bomba para el pozo perforado
En el pozo se colocará una bomba sumergible de 5 etapas con motor
de 25 HP de 230 voltios trifásico. La conexión hidráulica se hará con tubería
de diámetro de 6".
Para la introducción de la energía eléctrica se extenderá una línea
trifásica de 13.2 kv. con un banco de transformación de 2*15kv.
2.3. Red de distribución
La red de distribución comprende tuberías que van desde el tanque
de distribución hasta las líneas que conforman las conexiones domiciliares.
La red de distribución cuenta con una red principal; según el diseño,
tendrán diámetros de 4 a ¾ de pulgadas.
2.3.1. Red de distribución cerrada En este caso en particular la red de distribución está constituida por
ramales cerrados, debido a las características geométricas de la
comunidad.
2.3.2. Caudal de vivienda (Qv)
El caudal de vivienda nos sirve para diseñar una red de distribución.
Se determina por medio del caudal máximo horario dividido entre el número
total de viviendas de una población.
Qv = Qmh (caudal de distribución)/total de viviendas
Qv = 5.53 /271
Qv = 0.0204 l/s
2.3.3. Caudal instantáneo (Qi)
El caudal se basa en la probabilidad de que se utilice al mismo tiempo
solamente un porcentaje del número de viviendas de un ramal. El caudal
está dado por la ecuación:
1−=
nkQi
n = Número de viviendas
k = 0.15 (0 - 55 viviendas)
k = 0.20 (>55 viviendas)
2.3.4. Presión estática
Se produce cuando todo el líquido existente en la tubería se
encuentra en reposo. En la línea de distribución, la máxima presión estática
no debe ser mayor de 60 metros de columna de agua, ya que con mayores
presiones fallan los empaques de gritería y válvulas. La presión estática es
igual al peso especifico del agua, es decir, el peso del agua multiplicado por
la altura (P = β*H).
2.3.5. Presión dinámica
Se produce cuando hay movimiento de agua. La presión estática
modifica su valor disminuyéndose, debido a la fricción que causan las
paredes de la tubería. La presión dinámica en un punto es la diferencia
entre la cota piezométrica y la cota del terreno. La menor presión dinámica
en las casas debe estar comprendida entre 4 y 15 metros de columna de
agua, y la máxima presión dinámica es de 40 metros por columna de agua.
2.3.6. Bases de diseño
A. Aforo Mayor de 4.36 l/s
B. Fuente Pozo perforado
C. Sistema Bombeo y gravedad
D. Tipo de servicio Domiciliar
E. Conexiones actuales 271.
F. Población actual 1,160 habitantes
G. Tasa de crecimiento 3 % anual
H. Período de diseño 20 años
I. Población futura 2,095 habitantes
J. Dotación 120 l/hab/día
K. Caudal medio (Qm) 2.91 l/s
L. Factor de día máximo 1.5
M. Caudal máximo diario (Qmd) 4.36 l./s
N. Factor de hora máximo 1.9
O. Caudal máximo horario (Qmh) 5.53 l/s
P. Caudal de vivienda (Qv) 0.02 l/s
Q. Volumen del tanque de distribución 150m3
2.3.7. Cálculo de diseño hidráulico El cálculo del diseño hidráulico se realizó mediante el programa de
computadora del Banco Mundial LOOP, versión 1986. El programa trabaja
mediante la simulación de las características hidráulicas de una red de
distribución cerrada.
Tabla I. Diseño hidráulico
N I N F C D L Q V HfR HfR/Km 1 7 150 4 90.00 4.36 0.54 0.27 3.04 1 2 150 2 50.00 1.18 0.58 0.38 7.59 2 3 150 1 ½ 50.00 0.39 0.34 0.20 3.99 3 6 150 1 134.00 0.15 0.30 0.69 5.18 3 4 150 1 50.00 0.18 0.38 0.39 7.88 4 5 150 1 134.00 0.15 0.31 0.73 5.48 6 5 150 1 ¼ 50.00 0.34 0.45 0.43 8.63 7 6 150 1 ½ 50.00 0.89 0.79 0.95 18.98 7 8 150 3 50.00 2.5 0.65 0.29 5.89 8 9 150 3 50.00 2.45 0.54 0.21 4.17 9 10 150 3 50.00 1.99 0.44 0.14 2.86
10 11 150 2 ½ 50.00 1.52 0.49 0.22 4.34 11 12 150 2 50.00 0.99 0.49 0.27 5.48 12 13 150 1 ½ 50.00 0.44 0.39 0.25 5.04 15 14 150 1 ¼ 50.00 0.25 0.33 0.24 4.76 16 15 150 1 50.00 0.16 0.33 0.31 6.22 17 16 150 1 50.00 0.15 0.30 0.27 5.32 13 14 150 ¾ 134.00 0.09 0.30 0.96 7.17 12 15 150 1 134.00 0.18 0.36 0.99 7.37 11 16 150 1 134.00 0.18 0.36 0.97 7.22 10 17 150 1 134.00 0.17 0.35 0.92 6.85 13 18 150 1 ¼ 221.50 0.33 0.44 1.79 8.07 12 19 150 1 ¼ 221.36 0.32 0.43 1.73 7.81 11 20 150 1 ¼ 231.53 0.30 0.40 1.61 6.94
REFERENCIAS NI = Nudo inicial NF = Nudo final C = Coeficiente de Hazen Williams D = Diámetro (pulgadas) L = Longitud (m) Q = Caudal (l/s) V = Velocidad (m/s) HfR = Pérdida real (m) HfR/Km = Pérdidas por kilómetro (m)
Continuación
N I N F C D L Q V HfR HfR/Km 10 21 150 1 ¼ 241.70 0.28 0.37 1.44 5.98
9 22 150 1 ½ 241.70 0.43 0.38 1.17 4.83 8 24 150 1 ½ 238.35 0.48 0.42 1.41 5.93 7 25 150 1 ½ 235.00 0.48 0.43 1.43 6.09 6 26 150 1 ½ 231.65 0.40 0.35 0.99 4.26 5 27 150 1 ¼ 228.30 0.24 0.32 1.05 4.61
19 18 150 1 51.00 0.17 0.34 0.33 6.44 20 19 150 ¾ 51.00 0.09 0.32 0.42 8.22 21 20 150 ¾ 51.00 0.09 0.31 0.39 7.59 22 21 150 ¾ 50.00 0.10 0.34 0.44 8.87 22 23 150 ¾ 18.50 0.09 0.30 0.14 7.33 24 23 150 1 ½ 32.00 0.36 0.32 0.11 3.48 25 24 150 1 50.00 0.16 0.32 0.29 5.76 25 26 150 1 50.00 0.21 0.42 0.49 9.82 26 27 150 1 50.00 0.21 0.42 0.49 9.73 27 30 150 1 50.00 0.21 0.43 0.50 10.05 29 30 150 ¾ 205.50 0.06 0.21 0.75 3.67 23 29 150 1 ¼ 50.00 0.39 0.39 0.33 6.53 29 28 150 1 224.50 0.36 0.36 1.60 7.11 18 28 150 1 50.00 0.42 0.42 0.48 9.57
2 17 150 1 ¼ 150.00 0.56 0.56 1.51 10.04
REFERENCIAS NI = Nudo inicial NF = Nudo final C = Coeficiente de Hazen Williams D = Diámetro (pulgadas) L = Longitud (m) Q = Caudal (l/s) V = Velocidad (m/s) HfR = Pérdida real (m) HfR/Km = Pérdidas por kilómetro (m)
Tabla II. Diseño hidráulico
Nudo No. Q. C.T. C.P. P.D. 1 0 104.11 124.11 20.002 0.163 101.98 123.73 21.753 0.053 100.60 123.53 22.934 0.033 99.53 123.14 23.615 0.250 106.00 122.46 16.466 0.301 106.19 122.86 16.707 0.030 106.23 123.84 17.618 0.026 105.53 123.54 18.019 0.026 105.03 123.33 18.30
10 0.016 104.65 123.14 18.4911 0.053 104.53 122.93 18.4012 0.053 105.07 122.63 17.5613 0.022 105.67 122.37 16.7014 0.333 98.98 121.41 22.4315 0.093 99.49 121.65 22.1616 0.163 100.58 121.96 21.3817 0.656 101.59 122.22 20.6318 0.290 105.35 120.57 15.2219 0.250 105.19 120.91 15.7220 0.300 105.13 121.32 16.1921 0.288 104.99 121.70 16.7122 0.245 105.05 122.17 17.1223 0.150 105.15 122.02 16.8724 0.275 105.24 122.13 16.8925 0.120 105.25 122.40 17.1526 0.400 105.38 121.90 16.5227 0.240 105.59 121.40 15.8128 0.380 105.76 120.10 14.3429 0.060 106.30 121.69 15.3930 0.270 106.79 120.90 14.11
Q = Flujo (l/s) C.T. = Cota de terreno (m) C.P. = Cota piezométrica (m) P.D. = Presión dinámica (mca)
2.4. Obras de arte
2.4.1. Caja rompe-presión Las cajas rompe-presión son dispositivos que se utilizan para reducir
la presión del agua y evitar así el rompimiento de la tubería. Pueden ser
necesarias tanto en la conducción como en la distribución. La caja puede ser
hecha de concreto armado, de block reforzado, de ladrillo tayuyo o de
mampostería.
Para localizar las cajas rompe-presión en una línea de conducción, se
recomienda colocarlas a menos de 90 mca. (metros columna de agua) de
presión estática. Y para la línea de distribución, la localización se rige por el
hecho de que los empaques de las válvulas de flotador se arruinan cuando
se someten a presiones altas, por lo que no deberán ser sometidas a una
carga estática de 60 mca. La diferencia entre ambas es que la caja de
rompe-presión solamente tiene válvula de flote cuando distribuye.
En este diseño no se utilizarán cajas rompe-presión, debido a los
pocos cambios de pendiente que posee.
2.4.2. Profundidad de zanja para la colocación de tubería La zanja deberá ser lo suficientemente amplia para permitir un
acomodo correcto de la tubería. En las especificaciones técnicas para la
construcción de acueductos rurales, Unepar establece que las zanjas
deberán tener como mínimo un ancho de 0.40 metros, y la profundidad
mínima de 0.60 metros sobre la corona (nivel superior del tubo). Si los
terrenos se dedican a la agricultura, la profundidad mínima será de 0.80
metros.
2.4.3. Conexiones Como parte de la red de distribución se deben considerar las
conexiones domiciliares y los llena-cántaros.
Las conexiones domiciliares están compuestas de una llave de chorro
y los accesorios necesarios. Para que el costo de las conexiones sea lo más
bajo posible, se construyen inmediatas al cerco de la propiedad.
Los llena-cántaros se emplean en dos casos:
A. Cuando la fuente es un pozo del cual se extrae agua con una bomba
de mano y se surte a varias familias.
B. Cuando existe una red de distribución, pero hay viviendas que están a
mayor altura de la línea piezométrica del ramal más próximo.
2.4.3. Diámetro, tipo y clase de tubería
Toda tubería tiene tres características principales, que son: diámetro,
clase y tipo.
Respecto al diámetro, comercialmente las tuberías se asignan por un
diámetro nominal, que difiere del diámetro interno de conducto.
La clase se refiere a la norma de fabricación, íntimamente relacionada
con la presión de trabajo.
El tipo de tubería se refiere al material del que está hecha; los
materiales que se emplean actualmente son el hierro fundido, el acero, el
acero galvanizado y el cloruro de polivinilo.
A. Tubería de PVC. El cloruro de polivinilo (PVC) es el material que más
se emplea actualmente. Es más liviano, fácil de instalar, durable y no
se corroe, pero es frágil y se vuelve quebradizo al estar a la
intemperie. Para sistemas rurales de abastecimiento de agua se
utiliza la cédula 40.
B. Tubería de acero galvanizado. El acero galvanizado tiene su principal
aplicación cuando queda a la intemperie, ya que enterrado se corroe.
Generalmente se le conoce como hierro galvanizado, cuando en
realidad es acero galvanizado. La tubería se fabrica con las
denominaciones cédula 30, 40 y 80.
2.5. Análisis de costos 2.5.1. Cuantificación de materiales Tabla III. Materiales para red de distribución
No. DESCRIPCIÓN C U CU Q. SUB-TOTAL Q.
A Materiales 1 Cemento 64 Sacos 41.00 2,624.002 Arena 5 M3 80.00 400.003 Piedrín 6 M3 133.00 798.004 Alambre de amarre 25 Lbs. 3.00 75.005 Clavos de varias medidas 25 Lbs. 3.00 75.006 Tabla para formaleta 1039 P.T. 2.25 2,337.757 Tubo 20’ PVC de 160 PSI de 4” 15 Unidad 342.04 5,130.608 Tubo 20’ PVC de 160 PSI de 3 " 27 Unidad 206.83 5,584.419 Tubo 20’ PVC de 160 PSI de 2 ½” 9 Unidad 139.73 1,257.5710 Tubo 20’ PVC de 160 PSI de 2" 16 Unidad 95.33 1,525.2811 Tubo 20’ PVC de 160 PSI de 1 ½” 218 Unidad 61.28 13,359.0412 Tubo 20’ PVC de 160 PSI de 1 ¼” 209 Unidad 46.78 9,777.0213 Tubo 20’ PVC de 160 PSI de 1" 238 Unidad 34.59 8,232.4214 Tubo 20’ PVC de 250 PSI de ¾” 87 Unidad 27.31 2,375.9715 Tubo 20’ PVC de 315 PSI de ½” 271 Unidad 21.48 5,821.0816 TEE 4" PVC 2 Unidad 110.2 220.4017 TEE 3" PVC 8 Unidad 66.14 529.1218 TEE 2 ½” PVC 4 Unidad 52.00 208.0019 TEE 2" PVC 6 Unidad 13.32 79.9220 TEE 1 ½” PVC 93 Unidad 10.00 930.0021 TEE 1 ¼” PVC 75 Unidad 8.30 622.5022 TEE 1" PVC 78 Unidad 5.05 393.9023 TEE ¾” PVC 26 Unidad 2.60 67.6024 Cruz PVC 4” 1 Unidad 256.42 256.4225 Cruz PVC 3" 1 Unidad 167.45 167.4526 Cruz PVC 2 ½" 1 Unidad 132.66 132.6627 Cruz PVC 2" 1 Unidad 49.90 49.9028 Cruz PVC 1 ½" 4 Unidad 32.68 130.7229 Codo 90º PVC 1" 4 Unidad 5.50 22.0030 Reducidor Bushing PVC 4"X 3" 1 Unidad 63.95 63.9531 Reducidor Bushing PVC 4"X 1 ½” 2 Unidad 63.95 127.9032 Reducidor Bushing PVC 4"X ½” 1 Unidad 63.95 63.9533 Reducidor Bushing PVC 3"X 2 ½” 1 Unidad 40.19 40.1934 Reducidor Bushing PVC 3"X 1 ½” 1 Unidad 40.19 40.1935 Reducidor Bushing PVC 3"X 1 ¼” 1 Unidad 40.19 40.19
Continuación
No. DESCRIPCIÓN C U CU Q. SUB-TOTAL Q.
36 Reducidor Bushing PVC 3"X 1" 1 Unidad 40.19 40.1937 Reducidor Bushing PVC 3"X1/2" 6 Unidad 40.19 241.1438 Reducidor Bushing PVC 2 ½” X 2" 1 Unidad 21.50 21.5039 Reducidor Bushing PVC 2 ½”X 1 ¼” 1 Unidad 21.50 21.5040 Reducidor Bushing PVC 2 ½” X 1" 1 Unidad 21.50 21.5041 Reducidor Bushing PVC 2 ½” X ½" 4 Unidad 21.50 86.0042 Reducidor Bushing PVC 2"X 1½" 3 Unidad 8.50 25.5043 Reducidor Bushing PVC 2"X1¼” 1 Unidad 8.50 8.5044 Reducidor Bushing PVC 2"X1” 1 Unidad 8.50 8.5045 Reducidor Bushing PVC 2" X ½" 5 Unidad 8.50 42.5046 Reducidor Bushing PVC 1 ½"X1 ¼” 3 Unidad 5.05 15.1547 Reducidor Bushing PVC 1 ½"X1” 10 Unidad 5.05 50.5048 Reducidor Bushing PVC 1 ½"X ¾ 4 Unidad 5.05 20.2049 Reducidor Bushing PVC 1 ½”X ½” 85 Unidad 5.05 429.2550 Reducidor Bushing PVC 1 ¼”X 1" 7 Unidad 4.93 34.5051 Reducidor Bushing PVC 1 ¼”X ¾” 5 Unidad 4.93 24.6552 Reducidor Bushing PVC 1 ¼”X ½” 68 Unidad 4.93 335.2453 Reducidor Bushing PVC 1"X ¾” 2 Unidad 2.92 5.8454 Reducidor Bushing PVC 1"X ½” 76 Unidad 2.92 221.9255 Reducidor Bushing PVC ¾” X ½” 26 Unidad 1.78 46.2856 Adaptador macho de ½” 542 Unidad 1.10 596.2057 Adaptador hembra de ½” 271 Unidad 2.00 542.0058 Llave de paso de ½” 271 Unidad 40.00 10,840.0059 Llave de cheque de ½” 271 Unidad 38.00 10,298.0060 Grifos 271 Unidad 30.00 8,130.0061 Caja de registro domiciliar 271 Unidad 90.00 24,390.0062 Tangit 15 Galón 470.00 7,050.00
TOTAL DE MATERIALES 127,106.66C = Cantidad U = Unidad de medida CU = Costo Unitario
Tabla IV. Materiales para caja de válvula de compuerta
No. DESCRIPCIÓN C U CU Q. SUB-TOTAL Q.
A Materiales Caja de válvula de compuerta 1
1 Cemento 9 Sacos 41.00 369.002 Arena 1 M3 80.00 80.003 Piedrín 1 M3 133.00 133.004 Alambre de amarre 2 Lbs. 3.00 6.005 Clavos de varias medidas 4 Lbs. 3.00 12.006 Tabla para formaleta 1"*12"*9' 120 P.T. 3.00 360.00
Continuación
No. DESCRIPCIÓN C U CU Q. SUB-TOTAL Q.
7 Paral para formaleta 3"*3"*9' 60 P.T. 2.50 150.008 Acero refuerzo No. 2 7 Var. 27.00 189.009 Acero refuerzo No. 3 10 Var. 16.00 160.0010 Acero refuerzo No. 4 7 Var. 8.00 56.0011 Válvula de compuerta de 4" 1 Unidad 450.00 450.0012 Adaptador macho de 4" 2 Unidad 42.00 84.0013 Tubo PVC de 3" de 160 PSI 1 Unidad 206.83 206.8314 Duroport 1 Unidad 12.50 12.5015 Permatex 1 Pomo 28.75 28.7516 Tangit 1 Pomo 20.00 20.0017 Candado de 60mm 1 Unidad 110.00 110.00
TOTAL DE MATERIALES Q2,427.08C = Cantidad U = Unidad de medida CU = Costo Unitario
2.5.2. Cuantificación de mano de obra
Tabla V. Mano de obra para red de distribución
No. DESCRIPCIÓN C U CU Q. SUB-TOTAL
Q.
1 Excavación 4,805M.
Cúbico 12.00 57,660.00 Mano de obra calificada
2 Instalación de tubería 4,805 Ml 5.00 24,025.003 Bases de conexiones domiciliares 271 Unidad 50.00 13,550.00
TOTAL Q. 95,235.00
C = Cantidad U = Unidad de medida CU = Costo Unitario
Tabla VI. Mano de obra para caja de válvula de compuerta
C = Cantidad U = Unidad de medida CU = Costo Unitario
No. DESCRIPCIÓN C U CU Q. SUB-TOTAL
Q. 1 Mano de obra no calificada 9 J/D/H 45.00 4052 Mano de obra calificada 12 J/D/H 75.00 900 TOTAL Q. 1,305.00
2.5.3. Presupuesto final Tabla VII. Presupuesto total del proyecto
No. DESCRIPCIÓN C U CU Q. SUBTOTAL Q.
Trabajo de campo
1 Trabajos preliminares 1 Global 14,000.00 14,000.002 Rectificación topográfica 4805 M.L. 0.50 2,402.503 Limpia, chapeo y destronque 4805 M.L. 0.20 961.004 trazo y estaqueado 4805 M.L. 0.20 961.00 Total Q. 18,324.50 Resumen de materiales 1 Caja de válvula de compuerta 1 Válvula 2,427.08 2,427.082 Red de distribución 1 Global 127,106.66 127,106.66 total materiales Q129,533.74 Resumen mano de obra 1 Caja válvula de compuerta 1 Válvula 1,305.00 1,305.002 Red de distribución 1 Global 95,235.00 95,235.00 total mano de obra Q. 96,540.00
TOTAL DEL PROYECTO Quetzales Dólares
Total trabajo de campo, materiales y mano de obra Q244,398.24 $30,172.62Imprevistos (5%) Q12,219.91 $ 1,508.63Transporte de materiales (4%) Q9,775.93 $ 1,206.90Dirección y supervisión (10%) Q24,439.82 $ 3,017.26Pago de Impuestos y fianzas (12%) Q29,327.78 $ 3,620.72
MONTO TOTAL Q320,161.68 $ 39,526.13C = Cantidad U = Unidad de medida CU = Costo Unitario
Tipo de cambio al día 6 de febrero de 2004; USA $ 1.00 = Q 8.10.
El costo del proyecto asciende a trescientos veinte mil ciento sesenta
y un quetzales con sesenta y ocho centavos de quetzal. Su equivalente en
moneda extranjera es de treinta y nueve mil quinientos veintiséis dólares
estadounidenses con trece centavos.
2.5.4. Cronograma de ejecución
Tabla VIII. Cronograma de ejecución
No ACTIVIDAD MES 1 MES 2 MES 3 MES 4 MES 5 MES 6 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
1 Asuntos legales 2 Visita de campo
3
Permisos municipales o privados
4 Bodega 5 Envío de materiales
6 Rectificación topográfica
7 Limpia, chapeo y destronque
8 Trazo y estaqueado 9 Zanjeo
10 Acarreo de materiales
11 Caja de válvula 12 Línea de distribución 13 Conexión domiciliar 14 Inauguración
2.6. Sistema tarifario
La tarifa que se implemente por la prestación del servicio de agua en
la Colonia 20 de Octubre debe cubrir como mínimo los costos anuales
relacionados con la administración, operación y mantenimiento.
La tarifa deberá cubrir los componentes siguientes:
- Costo por consumo de energía eléctrica que realiza el equipo
de bombeo
- Costos relacionados con las medidas de prevención y
mitigación del sistema
- Gastos por cloración del sistema de agua
- Pago de salario del operario y el fontanero que trabajen en el
sistema de agua
Tabla IX. Costo de energía eléctrica
COSTO DE ENERGÍA ELÉCTRICA
Potencia de bomba 25 hp
Kilovatio 18.64 Kw
Horas de bombeo 10
Kilovatio hora/mes 5,592.00
Costo de kilovatio hora Q. 0.60
Costo total de energía por mes Q. 3,355.20
El costo mensual de las medidas de prevención y mitigación en el
sistema se ha establecido en el 0.2 por ciento del costo total del proyecto
(Q.320,161.68). Este dinero se utilizará para comprar materiales,
herramienta y equipo necesario para desarrollar las acciones de operación y
mantenimiento tanto en la línea de bombeo como en la red de distribución.
El monto mensual de este rubro se estima en Q.640.32.
El gasto de cloración comprende la compra de hipoclorito de calcio al
0.1%, que trabaja con una concentración de 1 miligramo/litro. Según el
diseño de la dosificación (realizada por una empresa privada), son
necesarias 100 libras de hipoclorito al mes, lo que equivale a Q.900.00 al
mes (100 libras * Q.9.00).
El operario y el fontanero trabajarán ocho días al mes (dos días por
semana). El monto mensual se estima en Q.600.00 cada uno (8 días al mes
* Q.75.00 el día).
Para calcular la tarifa se ha procedido a sumar los rubros descritos
anteriormente, y el resultado se ha dividido entre el número de conexiones
contempladas (271 viviendas).
Tabla X. Cálculo de tarifa
TARIFA
No. Componente Costo/Mes (Q.)
1 Costo energía eléctrica 3,355.20
2 Mantenimiento y equipo 640.32
3 Gastos de cloración 900
4 Fontanero 600.00
5 Operario 600.00
Subtotal 6,095.52
TARIFA 22.50
El pago mensual por vivienda será de Q.22.50 al mes, monto que
servirá para cubrir un salario mínimo de los encargados de la operación y el
mantenimiento. Se incluye el gasto de energía eléctrica que consume la
bomba, así como un estimado de los gastos de repuestos que se necesiten.
3. OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO
3.1 Manual de operación y mantenimiento
3.1.1. Válvulas de compuerta
Estas válvulas se emplean en los abastecimientos rurales. Cuando la
válvula esta abierta, el paso del agua es prácticamente libre. El cierre y la
apertura se realizan mediante un disco, el cual es accionado por un vástago.
Las válvulas de compuerta pueden ser de hierro fundido, de bronce y
de plástico. Las primeras se emplean principalmente para diámetros de 6”
en adelante; las de bronce son más económicas que las de hierro fundido;
las de plástico se emplean en los equipos dosificados de solución de
hipoclorito de calcio.
3.1.2. Válvulas de compuerta para limpieza
Estas válvulas sirven para extraer de la tubería arena, hojas o
cualquier otro cuerpo que haya ingresado en la misma, y que tiende a
depositarse en los puntos bajos del perfil.
Como válvula de limpieza se emplea una compuerta, de diámetro
igual al de la tubería.
En este proyecto no se utilizarán válvulas de compuerta para limpieza
debido a que las condiciones del perfil del terreno son muy planas.
3.1.3. Válvulas de globo Las válvulas de globo se emplean en las conexiones domiciliares,
tanto para suspender temporalmente el servicio, como para regular el
caudal.
El recorrido del agua a través de la válvula es sinuoso, lo que produce
una considerable descarga, aun con la válvula completamente abierta.
3.1.4. Válvula de aire El aire disuelto en el agua, o aquél que queda atrapado dentro de la
tubería, tiende a depositarse en los puntos altos del perfil de la tubería. La
cantidad de agua que pueda acumularse reduce la sección de la tubería y,
por ende, su capacidad de conducción. La cantidad acumulada de aire
puede ser tanta que llegue a impedir completamente la circulación del agua.
La eliminación del agua se obtiene con el empleo de válvulas automáticas de
aire, las cuales se escogen basándose en la presión de servicio.
Estas válvulas permiten tanto la salida de aire como su ingreso; el
acceso del aire se produce cuando se inicia bruscamente la salida del agua,
como en el caso de una rotura; de no contarse con la válvula de aire pueden
llegar a producirse presiones negativas dentro de la tubería, la que podría
romperse si es de PVC, o a colapsar si es de acero.
Las válvulas de aire se pueden emplear para una presión máxima
determinada, ya que los dos empaques tienden a arruinarse a presiones
mayores. Por ello es que debe verificarse el rango de presiones para el que
está diseñada una válvula, a fin de tener la seguridad de que es la adecuada
para el caso.
3.1.5. Estrategia de capacitación
Para reconocer la importancia de alcanzar la operación y el
mantenimiento auto-sostenibles del proyecto, se debe implicar a la
comunidad en todo el proceso relativo a éste. En el caso que nos ocupa, la
comunidad se encuentra organizada en comité, y por medio de éste, el
proyecto se hará realidad. Esta participación comunitaria permite que los
miembros de la Colonia conozcan el proyecto y se apropien de él desde un
inicio, lo cual es un factor elemental para su sostenimiento, ya que permite
un aprendizaje completo sobre la operación del sistema.
Se organizarán seminarios para los operadores y miembros del
comité, por medio de los cuales, con un enfoque técnico y practico, se dará
capacitación sobre todos los aspectos que conducen a una adecuada
operación y al mantenimiento requerido, tanto necesario como preventivo
(ver inciso 3.1.6.).
Se organizará un grupo voluntario, que será capacitado sobre la
vulnerabilidad del proyecto, las medidas de mitigación que se tomarán y las
acciones correctivas que se realizarán, si fuera necesario.
3.1.6. Actividades de mitigación de desastres naturales Las razones para proteger el sistema de agua contra los desastres
naturales, van desde proteger la salud hasta asegurar la inversión. Por ello
es que se tiene que identificar la vulnerabilidad del sistema para así,
establecer las medidas de mitigación que serán aplicadas.
Las amenazas naturales que podrían afectar este sistema son:
• Huracanes, ocurren en las cuencas tropicales de ciclones y
pueden afectar el Océano Pacífico y el Mar Caribe, y producen
efectos en los sistemas como:
- Daños parciales o totales en las instalaciones y edificaciones
por la fuerza de los vientos o lluvias
- Contaminación del agua del tanque y tuberías
- Rotura y falla de componentes por asentamientos debidos a
inundaciones
• Inundaciones, fenómenos que pueden deberse a procesos
como las lluvias, los huracanes o el crecimiento anormal del
mar; entre los daños que pueden ocasionar tenemos:
- Daños en el equipo de bombeo y eléctrico en general
- Colmatación de componentes por arrastre de sedimentos
• Sequías, que se caracterizan por la reducción del agua, lo que
produce la disminución del caudal. Puede afectar el sistema de
la siguiente manera:
- Pérdida o disminución del caudal de agua subterránea
- Pérdida de la calidad del servicio o incremento de costos
- Racionamiento y suspensión del servicio
La reducción de la vulnerabilidad se puede lograr mediante medidas
de prevención y mitigación, las que ayudan a corregir debilidades ante la
eventual ocurrencia de un desastre y, además, minimizan el riesgo en
condiciones normales. En la tabla XI se presentan las medidas de
prevención y mitigación que se debelan realizar.
Tabla XI. Planificación de mantenimiento Parte del sistema Acción MM MC Frecuencia
Tanque de distribución
Limpieza del área Mensual
Revisión de estructuras Trimestral Reparación de estructuras Eventual
Revisión de válvulas Mensual
Reparación – cambio de válvulas Eventual
Cajas de válvulas Revisión de cajas Trimestral
Reparación de cajas Eventual
Revisión de válvulas Trimestral
Reparación de válvulas Eventual
Engrase de candado Trimestral
Línea de distribución Revisión de líneas Mensual
Verificación de fugas Mensual
Reparación de fugas Eventual
Conexiones domiciliares
Revisión de válvulas de paso Trimestral
Reparación de válvulas de paso Eventual
Revisión de válvula de grifo Trimestral
Reparación-cambio válvula de grifo Eventual
MM: Medida de mitigación o mantenimiento preventivo. MC: Mantenimiento correctivo.
CONCLUSIONES
1. La implementación de un sistema adecuado de agua potable contribuirá
a satisfacer las necesidades de crecimiento y salubridad de los
habitantes de la Colonia 20 de octubre, del municipio de Champerico,
departamento de Retalhuleu.
2. El aprovisionamiento de agua potable se realizará por medio de un
sistema de bombeo y una red de distribución cerrada, que abastecerá
tanto a la población actual como a la futura. 3. Con el objeto de que el proyecto sea funcional y tenga mayor
durabilidad, se ha designado una cuota mensual para cada vivienda, la
cual incluye gastos de energía eléctrica, mantenimiento preventivo y
correctivo. La cuota es de Q22.50, acorde al salario de los trabajadores,
que oscila entre treinta y cincuenta quetzales diarios.
4. Para un desempeño óptimo, se cuenta con parámetros de
administración, operación y mantenimiento del sistema.
5. La interacción entre las amenazas naturales y los sistemas de agua ha
dejado en evidencia cuán expuestos están éstos a ser dañados. Por
ello, en el cálculo de la tarifa se ha incluido un rubro aplicable a las
medidas de prevención y mitigación de desastres.
RECOMENDACIONES
1. La comunidad de la Colonia 20 de Octubre debe promover el
mantenimiento, tanto preventivo como correctivo, de la red de
distribución, y realizarlo en forma constante y técnica para que el
sistema sea rentable. 2. Es importante garantizar la potabilidad del agua del sistema de
abastecimiento, sometiéndola a tratamiento de desinfección
bacteriológica, mediante la utilización de cloro; con ello se evitará la
transmisión de enfermedades hacia la población que la consume. 3. Dado que el pozo aún no esta en uso, al instalar la bomba es necesario
hacerla funcionar durante un período mínimo de 72 horas, antes de
tomar una muestra de agua, para la obtención de un examen
bacteriológico confiable.
4. Deben promoverse medidas de mitigación para proteger el sistema
contra desastres naturales, así como para proteger la salud y la
inversión.
BIBLIOGRAFÍA
1. Flores Díaz, Jeovani Abel. Estudio y diseño de la red de abastecimiento de agua potable para las aldeas de Ayutia y Nueva Candelaria, del departamento de Retalhuleu. Tesis de Ingeniería Civil. Guatemala, Universidad San Carlos de Guatemala, Facultad de Ingeniería, 2002. 70 pp.
2. Echeverría Méndez, Juan Adolfo. Proyecto de Introducción de agua
potable de la aldea El Charrizo, departamento del Progreso. Tesis de Ingeniería Civil. Guatemala, Universidad de San Carlos de Guatemala, Facultad de Ingeniería, 1985. 63 pp.
3. Giles B., Ronald V. Mecánica de los fluidos e hidráulica. 3a edición
(serie Schaum). Bogotá: McGraw-Hill, 1969. 420 pp. 4. Simmons, Charles. Clasificación de Reconocimiento de los suelos
de la República de Guatemala. Guatemala. Editorial del Ministerio de Educación Pública “José Pineda Ibarra”, 1959. 995 pp.
5. Tubovinil, S.A. “Catálogo técnico”. Consideraciones de diseño para
instalaciones con tubería PVC. (Guatemala): 20. s.a.
APÉNDICES
Apéndice 1. Libreta topográfica Tabla XII. Libreta topográfica
Est. P.O Azimut Distancia (mts) Elevación (mts) 1 2 270º00’ 44.00 101.98 2 3 360º00’ 50.00 100.60 3 4 360º00’ 50.00 99.53 4 5 90º00’ 134.00 106.00 5 6 180º00’ 50.00 106.19 6 7 180º00’ 50.00 106.23 7 8 180º00’ 50.00 105.53 8 9 180º00’ 50.00 105.03 9 10 180º00’ 50.00 104.65
10 11 180º00’ 50.00 104.53 11 12 180º00’ 50.00 105.07 12 13 180º00’ 50.00 105.67 13 14 360º00’ 134.00 98.98 14 15 360º00’ 50.00 99.49 15 16 360º00’ 50.00 100.58 16 17 360º00’ 50.00 104.59 17 2 360º00’ 150.00 101.98 13 18 90º00’ 211.50 105.35 18 19 11º28’ 51.00 105.19 19 20 11º28’ 51.00 105.13 20 21 11º28’ 51.00 104.99 21 22 360º00’ 50.00 105.05 22 23 256º10’ 18.50 105.15 23 24 256º10’ 32.00 105.24 24 25 256º10’ 50.00 105.25 25 26 256º10’ 50.00 105.38 26 27 256º10’ 50.00 105.59 18 28 101º30’ 50.00 105.76 28 29 11º28’ 224.50 106.30 29 30 256º10’ 205.50 106.79 29 23 266º10’ 50.00 105.15
Apéndice 2. Diseño hidráulico obtenido por el programa LOOP Tabla XIII. Diseño hidráulico, obtenido por LOOP
