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UNIVERSIDAD TECNICA PARTICULAR DE LOJA
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
TOMO 1
TEORIA
"EVALUACION DEL SISTEMA EXISTENTE EN LA ZONA
CENTRAL BAJA Y OPTIMIZACION DE LAS ZONAS
ORIENTALES 3,4 Y 5 DEL PLAN MAESTRO
DE AGUA POTABLE DE LOJA"
Tesis de Grado previa a la obtención del Título de Ingeniero Civil.
AUTOR:
Fernando Jaramillo Idrobo
DIRECTOR:
Ing. Ramiro Febres Vivanco
LOJA - ECUADOR
(RT
11 z1/'0 « a l^^, /FÍ tCA
Ing. RAMIRO FEBRES VIVANCO.
CATEDRATICO DE LA FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL DE LA UNIVERSIDAD TECNICA PARTICULAR DE LOJA.
C E R T 1 F 1 C O: En mi calidad de Profesor de la Universidad Técnica Particular de Loja; y, como Director de Tesis, haber dirigido y revisado el desarrollo del Tema de Tesis "Evaluación del Sistema Existente en la Zona Central Baja y Optimización de las Zonas Orientales 3, 4 y 5 del Plan Maestro de Agua Potable de Loja" presentado por el Señor Egresado Fernando Javier Jaramillo Idrobo, previo a la obtención del título de Ingeniero Civil.
Es todo cuanto puedo certificar en honor a la verdad, facultando al interesado hacer uso legal de) presente certificado.
Loja, 29 de septiembre del
AUTORÍA:
Los criterios y resultados que se anotan en esta tesis son responsabilidad exclusiva del autor.
DEDICATORIA:
PRÓLOGO
El desarrollo de una ciudad tiene sin duda como una de sus bases principalesia dotación de agua potable, toda actividad vinculada al progreso necesita de este servicio y la oportuna atención a su requerimiento es constante preocupación de los entes municipales.
La ciudad de Loja, en su periferia se ve expuesta a una rápida ocupación de suelo debido a la demanda de vivienda que es provocada por la falta de espacios libres y los altos precios de terreno en el área céntrica.
La acelerada saturación del suelo que se encuentra dentro del área consolidada de la ciudad también afecta a varios estratos socioeconómicos que a través de asociaciones pro vivienda necesitan de terrenos amplios sobre los cuales planificar sus pro gramas de loteo y urbanización.
lv
Lejos de refutar los resultados y recomendaciones obtenidos por los consultores de.! Plan Maestro, en la presente tesis se ha estudiado y analizado la posibilidad de mejorar la distribución de agua potable en la denominada Zona Central Baja para la cual los consultores realizaron el chequeo hidráulico de los anillos principales de distribución y no de toda la red en conjunto.
y SUMARIO
Tcjiia:
EVALUACIÓN DEL SISTEMA EXISTENTE EN LA ZONA CENTRAL BAJA Y Oi'TIMIZAClÓN DE LAS ZONAS ORIENTALES 3,4 Y 5 DEL PLAN
MAESTRO DE AGUA POTABLE DE LOJA
CAPITULO 1
PÁGINA
1 3 6 6 7 1.1 INTRODUCCIÓN
1.2 PROBLEMAI'IZACIÓN Y JUSTIFICACIÓN 1.3 OBJETIVOS
1.4 OBJETIVO GENERAL .5 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
CAPÍTULO 2
INVESTIGACIÓN PRELIMINAR 2.1 GENERALIDADES
2.2 REVISR3N DE 1NFORIvIAC1ÓN TÉCNICA BÁSICA 2.2.1 ANÁLISIS DE LA INFORMACIÓN OBTENIDA 2.3 DELIMITACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO 2.3.1 ASPECTOS URI3ANÍSTICOS
2.3.2 CARTAS, PLANOS Y AEROFOTOGRAMETRÍA .2.3.3 SISTEMA ACTUAL
2.4 ANÁLISIS POBLACIONAL
VI CAP1TIJLO3
EVALUACIÓN DE LA RED EXISTENTE EN LA ZONA CENTRAL BAJA
3.1 SITUACIÓN ACTUAL 21
3. 1.1 REDES DE DISTRIBUCIÓN 21
3.1.2 VÁLVULAS E HIDRANTES 23
3.1.3 RESERVAS 26
3.2 EVALUACIÓN FIIDRÁULICA DE LA RED EXISTENTE EN LA ZONA CENTRAL BAJA CON PROYECCIÓN AL AÑO 2023 27
3.2.1 BASES DE DISEÑO 28
3.2.2 ANÁLISIS DE RESULTADOS 29
3.2.3 CONTROL DE VELOCIDAD Y PRESIÓN EN LAS REDES 30
3.2.3.1 PRIMERA ALTERNATIVA 30
3.2.3.2 RESULTADOS 32
3.2.3.3 SEGUNDA ALTERNATIVA 33
3.2.3.4 RESULTADOS 34
3.3 CONCLUSIONES 35
3.4 RECO••WNDACIOMES 37
CAPÍTULO 4
INCORPORACIÓN DE NUEVAS ÁREAS AL PLAN MAESTRO 4.1 FRANJA OCCIDENTAL DE. LA AVENIDA SALVADOR
BUSTAMANTE CELI 40
4.1.2 DOTACIÓN Y CAUDALES DE DISEÑO 41
4.1.3 RESERVA REQUERIDA 42
4.1.4 DISEÑO RED DE DISTRIBUCIÓN 43
4.1.5 ANÁLISIS 44
4.1.6 CONCLUSIONES 44
4.1.7 RECOMENDACIONES 46
4.2 URBANIZACIÓN SAMANA 47
4.2.1 ALTERNATIVA DE SOLUCIÓN 48
4.2.2 CONCLUSIONES 51
4.2.3 RECOMENDACIONES 52
CAPÍTULO 5
OPTIMIZACIÓN DE LA ZONA ORIENTAL 3 (ZE3) DEL PLAN MAESTRO
DE AGUA POTABLE DE LOJA
5.1 GENERALIDADES 54
5.2 POBLACIÓN FUTURA 55
5.3 DOTACIÓN
5.4 CAUDALES DE DISEÑO 56
5.5 REDES DE DISTRIBUCIÓN 58
5.6 VOLUMEN DE RESERVA 58
5.7 ANÁLISIS 59
5.8 CONCLUSIONES 63
tfI
Vill CAPITULO 6
OPTIMIZACIÓN DE LA S ZONAS ORIENTALS 4 Y 5 (ZE4 Y ZES) DEL PLAN MAESTRO DE AGUA POTABLE DE LOJA
6.1 GENERALIDADES 67
6.2 POBLACIÓN FUTURA, DOTACIÓN Y CAUDALES 69
6.3 REDES DE. DISTRIBUCIÓN 71
6.3.1 REDES ZONA ORIENTAL 4 (ZE4) 71
6.3.2 REDES ZONA ORIENTAL 5 (ZE5) 71
6.4 VOLUWN DE RESERVA 72
6.5 ANÁLISIS 73
6.5.1 ZONA ORIENTAL 4 (ZE4) 75
6.5.2 ZONA ORIENTAL 5 (ZE5) 76
6.6 CONCLUSIONES 78
6.7 RECOi\'IENDACIONES
CAPÍTULO 7
FUNDAMENTOS PARA LA OPERACIÓN DE VÁLVULAS DE CONTROL EN SISTEMAS DE AGUA POTABLE
7.1 GENERALIDADES 84
7.1.1 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LAS VÁLVULAS
DE CONTROL 85
7.2 CONFIGURACIONES PRINCIPALES 85
7.2.2 VÁLVULAS DE DIAFRAGMA 86
7.2.3 VÁLVULAS DE CUERPO BIFURCADO 86
7.3 PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO 87
7.3.1 VÁLVULAS NO REGULABLES (ABIERTO/CERRADO) 87 7.3.2 VÁLVULAS REGULABLES (POSICIONES INTERMEDIAS) 89
7.4 MECANISMOS DE CONTROL 92
7.4.1 VÁLVULAS DE CONTROL AUTOMÁTICO 93
7.5 OPERACIÓN DE VÁLVULAS 93
7.5.1 VÁLVULAS DE ALTITUD 94
7.5.2 VÁLVULAS DE FLOTADOR 95
7.5.3 VÁLVULAS REDUCTORAS DE PRESIÓN 96
7.5.3.1 INSTALACIÓN DUAL 97
7.5.4 VÁLVULAS SOSTENEDORAS DE PRESIÓN 99
7.5.5 VÁLVULAS ALIVIADORAS DE PRESIÓN 100
7.5.6 VÁLVULAS OPTIMIZADORAS DE BOMBEO Y CONTRA
GOLPE DE ARIETE 101
7.5.7 VALVULAS DE AIRE 101
7.6 ELECCIÓN DE VÁLVULAS 102
7.7 LOCALIZACIÓN E INSTALACIÓN 108
-71. INSTALACIÓN EN TANQUE DE ALMACENAMIENTO
PARA UNA PRESIÓN DIFERENCIAL MENOR A 10 PSI 108 7.7.2 INSTALACIÓN EN TANQUE DE ALMACENAMIENTO
7.7.3 INSTALACIÓN EN TANQUE. DE ALMACENAMIENTO
PARA UNA PRESIÓN DIFERENCIAL MAYOR A 40 PSI 111
7.7.4 INSTALACION EN SISTEMAS DE BOMBEO 112
7.7.5 INSTALACION DE BOMBEO EN UN POZO SOMERO 113 7.7.6 INSTALACI(3N DE SISTEMAS DE BOMBEO Y
TANQUE. DE ALMACENAMIENO 114
BIBLIOGRAFI A 115
ANEXE) CALCULOS HIDRAULJC.OS 116
CONTROL. DE CAVIlACIÓN EN VÁLVULAS
RESUMEN
El acelerado crecimiento de la urbe en las últimas dcadas ha obli gado al 'Municipio a emprender planes de desarrollo tendientes a solucionar los problemas de falta de agwi potable en el sector urbano y áreas de reserva de la ciudad de Loja.
Debido a que el sistema actual se encuentra limitado en su capacidad urge la construcción del nuevo sistema llamado "Plan Maestro de A gua Potable de Loja" en el cual se hace una nueva división de zonas y zuh-zonas de servicio y tiene previsto abarcar las áreas más importantes de expansión futura determinadas por el Pian de Desarrollo Urbano de Loja.
Dentro de este contexto. las condiciones actuales de una parte del sector norte de la ciudad que conformarían la Zona Central Baja (ZCB) y Zonas Orientales 3, 4 y 5 (ZE3, ZE4 y ZE5), merecen un análisis minucioso ya que se ha habilitado una superficie considerable de terreno que no estuvo prevista en el estudio ori ginal del Plan Maestro de Agua Potable y la densidad poblacional asumida en una fracción de estos sectores es muy baja.
Asimismo la inclusión de otro sector importante como la urbanización "5 arnana" dentro del área de servicio del nuevo sistema es tema de preocupación de. la Unidad Municipal de Agua Potable de Loja, ya que entre sus objetivos está el mantener un sistema unificado de distribución de agua.
Ya dentro del desarrollo de actividades tendientes a solucionar estos problemas, como primera actividad se vio la necesidad de evaluar y optimizar la red existente de lo que será la Zona Central Baja de las redes de distribución de agua de la ciudad, con el objeto de ver la posibilidad de anexar a esta zona el área de la Zona Norte Baja y la urbanización "Samana".
Para. esto se recolectó toca la información disponible como tipo de tuberías, diámetros, frecuencia de dañosy su ubicación, válvulas , etc. Se hizo la simulación matemática de las redes y se determinó que en algunos tramos y nudos las condiciones de velocidad y presión sobrepasan los límites recomendados por las normas de diseño; por lo que se optó mediante la utilización de válvulas reductoras de presióii aumento de diámetros de tubería en ciertos tramos y empates entre tuberías buscar la manera de mejorar las condiciones de flujo.
Corno alternativa de solución se creyó conveniente que la Zona Norte Baja ten ga un volumen de reserva propio abastecido desde la nueva planta a construirse en el sector "El Carigán"; sobre esta base se realizó el diseño del afillo principal de distribución, áreas y caudales de diseño así corno la definición de la dotación y densidad poblacional para esta zona.
Para incluir la urbanización Samana dentro del nuevo sistema; se determinó que la opción más viable es subir la cota de implantación y mavorar la reserva proyectada construir por el Plan Maestro para la Zona priental 2 acogiéndose a una recomendación dada por los propios consultores del Plan Maestro, que dejan esta alternativa si las condiciones de servicio así lo ameritan.
En las zonas Orientales 4 y 5 las condiciones de diseño no cambiaron debido a las limitaciones impuestas por el Plan de Desarrollo Urbano de la Ciudad que califica a estos sectores como no urbanizables de uso agrícola y ganadero. Bajo estas condiciones se calculó las redes proyectadas usando PVC en remplazo de] asbesto cemento. Como sugerencia se recomienda bajar la dotación de 180 litros por habitante y por día a 120 con el objeto de suplir una parte del déficit de caudal en la Zona Oriental 3. Esta disminución en la dotación tiene como apoyo lo indicado en las normas del ex IEOS.
La elaboración de los planos que contienen las mallas de cálculo y curvas de presión de todas las zonas de estudio junto con los anexos (le cálculos hidráulicos permitirán tener una herramienta importante al instante de requerir datos hidráulicos de estas zonas o al momento de tomar decisiones con respecto a las conclusiones y recomendaciones llegadas en esta tesis. Gracias a soporte informático que presta el programa "Cvhernet" se puede tener un rápido acceso a las bases de diseño y cálculo de las diferentes redes y cambiar o modificar sus condiciones de acuerdo al análisis que se desee ejecutar.
EVALUACIÓN DEL SISTEMA EXISTENTE EN LA ZONA
CENTRAL BAJA Y OPTIMIZACIÓN DE LAS ZONAS
ORIENTALES
3,4
Y 5 DEL PLAN MAESTRO DE AGUA POTABLE
DE LOJA
CAPÍTULO 1
1.1.-
INTRODUCCIÓNLa ciudad de Loja se ha desarrollado considerablemente en el campo social, económico y cultural lo que ha dado como resultado el crecimiento físico y poblacional de la urbe, y se espera un mayor desarrollo debido a los planes de integración fronteriza con el Perú.
Actualmente, en la ciudad de Loa la distribución de agua potable se realiza por tres redes principales que de acuerdo a su topo grafía se las ha denominado: red alta. red media y red baja.
El servicio que presta la actual red baja parte desde la calle Juan de Salinas hacía el norte dando agua potable a sectores y urbanizaciones como: Ciudadela del Maestro, Clodoveo Jaramillo Alvarado, Turunuma, Gran Colombia, San Rafael. Sector Nor occidental. El Recreo, El Valle, La Cuadra, Ciudadela Fabiola, Zona Militar. Nueva Granada, La Banda, Sauces Norte, Santa Rosa, Las Pitas, Inmaculada, Los Molinos. Estancia Norte. Aguas Sulfurosas. La Paz L La Paz II, y demás áreas consolidadas de este sector.
La alimentación se hace desde los tanques de almacenamiento (2 de 800m3 y 1 de 1000m3) ubicados en el sector San Cayetano Alto, estos a su vez son alimentados por dos lineas de ansmisión de agua potable desde la Planta de Tratamiento "El Pucará" ubicada en el sector "El Panecillo". Desde estas reservas se derivan sistemas de bombeo para las urbanizaciones Clodoveo Jaramillo Alvarado, Consacola, Choferes Las Pitas, Barrios Noroccidentales, Santa Rosa y Universidad Técnica esto se debe a que todas estas áreas están por encima de la cota máxima de servicio a gravedad de la red baja (2075 m.s.n.m).
Las áreas de servicio para la red baja son las siguientes: Servicio a gravedad: 381.721 hectáreas.
Servicio por bombeo: 39.35 hectáreas.
partir del año 1982 han llegado a su límite de capacidad; la 1. Municipalidad de Loja en el año 1989 suscribe el contrato de consultoría con la Asociación OTECO-ll'GECONSULT (Organización Técnica de Consultores - Ingeniería de Consulta y Desarrollo), para que realice los estudios de los Planes Maestros de Agua Potable y Alcantarillado para la Ciudad de Loja los mismos que le permitirán a la Municipalidad emprender un programa de construcción de obras que posibiliten su desarrollo en los próximos 30 años. Estos estudios contemplan la construcción de un nuevo sistema de agua potable para aumentar el caudal de agua para la ciudad en 850 l/s que se sumarán a los 680 lIs de la planta El Pucará, los 50 l/s de Curifroe Chontacruz y los 20 lIs de los dos sistemas de Motupe manteniéndose las redes de distribución existentes que funcionarán a gravedad.
Las reservas de San Cayetano que alimentan a la actual red baja de la ciudad, abastecerán al sector que el Plan Maestro ha denominado Zona Central Baja (ZCB), en ésta se conserva únicamente la parte de la anterior red baja que puede ser alimentada solo por gravedad. Los Sectores Chinguilanchi y Amable María están en la Zona Oriental 3 (ZE3), Virgenpamba en la Zonas Oriental 4 (ZE4) y Shucus en la Zona Oriental 5 (ZE5), la delimitación de estas zonas se puede observar en el croquis de zonificación (gráfico 1.1).
1.2.- PROBLEMATIZACIÓN Y JUSTIFICACIÓN
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4 cuenta el área ubicada al margen occidental de la Av. Salvador Bustamante Ccli, que va desde la Urb. La Paz 1 calle Homero Hiclrovo hasta el colegio Lauro Guerrero, esto se debe a que el Plan Maestro de Agua Potable fue diseñado en función de la infomnación del Plan de Desarrollo Urbano Rural de Loja que consideraba a esta zona como área verde y de uso agrícola.
El 17 de Abril de 1998, en sesión ordinaria del Concejo Cantonal de Loja. se aprueba y autoriza el cambio del uso de suelo para proyectos de vivienda en el área antes mencionada que tiene una superficie de 49.04 Hectáreas.
Además según los consultores del Plan Maestro, para el sector de Amable María (Zona Oriental 3 ZE3) que puede ser considerado también como urbanizahie se toma una densidad poblacional para el año 2023 de 90 habitantes por hectárea; y, para los sectores de Virgenpamba ' Shucus las densidades son de 25 y 17 habitantes por hectárea.
Esto está fiera de la realidad y de los parámetros de densidad por ocupación de suelo para vivienda que se estima entre 90 .y 165 hab/ha.
capacidad, esto incide directamente en el déficit de vivienda que existe en nuestra ciudad; porque limita el espacio de crecimiento y oportunidades para quienes deseen obtener vivienda.
El Municipio al aprobar el cambio de uso de suelo para la construcción de viviendas en estos sectores, está en la obligación de incluirlos dentro de las áreas de servicio del sistema de agua potable de Loja; así el estudio y análisis de las soluciones al problema de abastecimiento para esta nueva área es objeto de preocupación para Unidad de Agua Potable del I. Municipio de Lqja, UMAPAL.
Asumiendo la responsabilidad de prestar las facilidades para un crecimiento ordenado y adecuado de la ciudad, la Municipalidad ha realizado la construcción de los interceptores marginales del río Zamora que permitirán la descarga de las aguas servidas de estas zonas, se ha reasfaltado la Av. Salvador Bustamante Celi y ahora se hace prioritario dotar de suficiente agua potable a este sector. Cumpliendo con este último objetivo, esta zona presentará las mejores condiciones para la construcción de nuevas urbanizaciones.
Para evitar estos problemas de abastecimiento a futuro debidos a:
1) Mal funcionamiento de la red. 2) Densidades fuera de la realidad; y,
3) Falta de consideración de áreas importantes en los estudios del Plan Maestro;
Es prioritario realizar la optimización de la distribución de agua potable en la Zona Central Baja y la revisión de densidades y reservas para las Zonas Orientales 3,4 y S.
1.3.- OBJETIVOS
1.3.1.- OBJETIVO GENERAL
Como objetivo general, se tiene previsto realizar la evaluación hidráulica de la red existente en la zona Central Baja, incluir áreas importantes como la urbanización Samana, la franja occidental de la Av. Salvador Bustamante Celi en el sector Amable María y comprobar si se puede alimentar por gravedad a la totalidad de estas o a una parte de ellas.
También se persigue definir las nuevas densidades poblacionales para las Zonas Orientales 3, 4 y 5 y su tendencia durante los próximos 23 años; o sea hasta el
horizonte de servicio del nuevo sistema de agua potable para la ciudad. Obviamente el
la factibilidad de servicio de agua potable.
1.3.2.- OBJETIVOS ESPECÍFICOS
1) Ya que para la Zona Central Baja se mantienen los volúmenes de reserva de 2600m3 y el área de servicio que éstos abastecen se reduce al eliminarse los sistemas de bombeo y la alimentación a sectores como Sauces Norte, La Banda. Aguas Sulfurosas y Las Pitas, se espera incluir dentro de la Zona Central Baja la franja de la margen occidental de la Av. Salvador Bustamante Celi y la urbanización Samana, para lo cual se realizará la comprobación hidráulica correspondiente.
2) Definir las nuevas densidades poblacionales, dotación y reserva de agua potable para las Zonas Orientales 3,4 y 5.
3) Una vez conocidos los resultados de los dos primeros objetivos, se podrá elaborar los planos de zonificación y distribución de caudales. Gracias a la ayuda del programa Cybemet propiedad de la UMAPAL, se podrá obtener datos como presiones en los nudos, velocidades en las tuberías e inclusive de ser necesario se podrá analizar el sistema con la aplicación de válvulas reductoras de presión.
8 CAPITULO 2
INVESTIGACIÓN PRELIMINAR
2.1.- GENERALIDADES
La ciudad de Loja actualmente dispone de un sistema de abastecimiento de agua potable construido en varias etapas, bajo distintas condiciones, parámetros y proyecciones, las mismas que han tenido separadamente una utilidad encuadrada a sus respectivas épocas. Estas condiciones han estado directarnnte relacionadas con la variación de las diferentes características del desarrollo urbano de la ciudad como es el incremento de las áreas de asentamiento y fundamentalmente el incremento de la tasa de crecimiento de los últimos años.
En este capitulo hablaremos únicamente de lo que será la Zona Central Baja, y Zonas Orientales 3, 4 y 5 del Plan Maestro de Agua Potable. Al referirnos a estas zonas las trataremos siempre por separado ya que se trata de áreas con características urbanísticas diferentes.
De los datos a recopilar para poder realizar el desarrollo de los posteriores capítulos debemos tener en cuenta entre los más importantes los siguientes:
a.- Para la Zona Central Baja (ZCB)
. Ubicación y distribución de las reservas.
• Capacidad, presión de trabajo, diámetros y estado de las tuberías existentes. . Límites de servicio.
9
• Redes de distribución.
o Densidades poblacionales reales. • Dotación.
• Presiones máximas y mínimas. • Cotas de servicio.
• Propuesta del abastecimiento de agua planificada por el Plan Maestro. /
;, ,• 4.',oI •, Lf.;: .-''
b. - Para ¡as Zonas OrientaLes 3,4
y
(ZE3, ZE4, ZE5)Nuevas, densidades poblacionales.
e Dotaciones según Plan Maestro.
Urbanizaciones proyectadas. • Volúmenes mínimos requeridos.
• Capacidad disponible de agua tratada.
Tipos de tubería para distribución. • Sistemas de control.
Propuesta del abastecimiento de agua planificada por el Plan Maestro.
Parte central de la tesis será la evaluación del comportamiento hidráulico de las redes de distribución que se desarrollará en los capítulos 3, 4, 5 y 6 para lo cual nos ayudaremos
'o 2.2.- RECOLECCIÓN DE LA INFORMACIÓN TÉCNICA BÁSICA
Para la realización de la evaluación de la red existente en la Zona Central Baja, se utilizará como soporte técnico lo siguiente:
• Planos de redes de distribución realizados por el SCISP (Servicio Cooperativo Interamericano de Salud Pública), en el año 1964.
• Memorias y planos de estudios de ampliación de las unidades de reserva y distribución del sistema de agua potable de la ciudad realizados por la consultora 1NAM (Ingeniería Ambiental), en el año 1982.
• Planos de redes de distribución elaborados por los ingenieros Angel Cartuche y Vicente Jaramillo* en el año 1987.
Reportes de daños del departamento de mantenimiento de la IJI'vIAPAL en la red baja.
• Planos de redes de distribución para la ZCB (zona central baja) realizados por las consultoras OTECO1NGECONSULT (Organización Técnica de Consultores -Ingeniería de Consulta y Desarrollo), en el año 1993.
Memorias técnicas e informes definitivos del Pian Maestro de Agua Potable para la Zona Central Baja.
• Catastro urbano de la ciudad de Loja. • Plan de Desarrollo Urbano de Loja.
Para la optirnización de las Zonas Orientales 3. 4 y 5 (ZE3. ZE4, ZE5) nos ayudaremos de la siguiente información:
a Planos de redes de distribución realizados por las consultoras OTECO -1NGECONSULT, en el año 1993.
a Cartas aerofotoamétricas del sector norte de la ciudad.
o Memoria técnica y planos del levantamiento planimétrico de la Av. Salvador Bustamante Celi.
o Memorias técnicas e informes definitivos del Plan Maestro de Agua Potable para las zonas ZE3, ZE4. y ZE5
a Catastro urbano de la ciudad de Loja. a Plan de desarrollo urbano de Loja.
2.2. L- ANÁLISIS DE LA INFORJ\LkCIÓN OBTENIDA
Tomando corno referencia la nueva distribución de zonas del Plan Maestro de Agua Potable para Loja, las reservas ubicadas en el sector San Cayetano (dos tanques de 800 m3 cada uno y un tanque de 1 000rn3), distribuirán su caudal a la Zona Central Baja (ZCB), para la cual los consultores del Plan Maestro determinaron una densidad poblacional al año al año 2023 de 165hab/Ha con una dotación de 250 lit'hab/día.
ampliar los límites de servicio de la Zona Central Baja e incluir el área del sector Amable María que se mantiene fuera del Plan Maestro.
La información disponible acerca de las Zonas Orientales 3, 4 y 5 comprende planos en escalas 1 a 10000 y 1 a 4000, en los que se indican divisiones de zonas y sectores, croquis de ubicación de tuberías principales y detalles de instalación de nudos.
Las Zonas Orientales 3, 4. y 5 no han sufrido mayores cambios en cuanto al uso de suelo debido a la restricción por parte del municipio de no permitir subdivisiones, traspasos de dominio y edificaciones en sectores donde no existe infraestructura.
2.3. - DELIMITACIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO
La delimitación de las áreas de estudio se ha realizado de la siguiente manera:
Zona Central Baja (ZCB): al norte con las calles Jaime Roldos y Homero Hidrovo, al
sur con la calle Daniel Álvarez e intersección de las avenidas Universitaria y Emiliano Ortega, al Este Av. Santiago de las Montañas, calle Portoviejo, avenida Oriental de paso, Complejo Ferial, calle Valencia y calle Segundo Abel Moreno y al oeste con las calles Alfredo Mora, Eduardo Mora, Gran Colombia y avenida 8 de Diciembre.
Zona Oriental 4 (ZE4): al norte con la quebrada Shañi. al sur con la quebrada Chorrera, al este con la cota 2200 del plano de restitución aerofologramétrica el el sector Virgenpamba y al oeste con el área destinada al parque industrial.
Zona Oriental 5 (ZE5): al norte con la cota 2200 del plano de restitución
aerofotogramétrica, al sur con la quegrada Shañi al este con la cota 2200 del plano de restitución aerofotoamétrjca en el sector Shucus y al oeste con el área destinada a la planta de tratamiento de aguas servidas de la ciudad.
Nueva área urbanizable: al norte con la calle Juan Pío Montufar, al sur con la calle
Hornero Hidrovo, al este con la avenida Salvador Bustamante Ccliy al oeste con el margen de protección del rio Zamora (Parque Labanda).
2.3.1.- ASPECTOS URBANÍSTICOS
Se ha observado una marcada diferencia entre la Zona .C.entral Baja. y Zonas Orientales 3,4 y 5 debido a que la primera se encuentra consolidada el 82.59% y esta en un proceso de transformación de residencial a comercial existiendo espacios libres dispersos. en cambio las Zonas Orientales 3,4. y 5 están libres en un 95% y el espacio urbanizable fluctúa alrededor del 60 0,10 de su área ya que gran parte es de topoQrafia regular.
La Zona Central Baja no presentará cambios considerables que puedan alterar decisivamente parámetro básicos asumidos para su análisis ya que están definidas avenidas, calles, parques, colegios. hospitales, mercados, etc., todo ésto se debe .a que cuenta con un plan de desarrollo urbano claramente definido.
Respecto a la franja de lerreno ubicada en el margen occidental de la avenida Salvador Bustamante Ccli, luego de la aprobación por parte del cabildo para que pueda ser lotizada y urbanizada el Departamento de Planificación del 1. Municipio estableció las áreas máximas y mínimas así como sus frentes, éstos datos fueron asumidos de acuerdo a. las urbanizaciones más próximas como los son La Paz 1 y La Paz II. Los parárneiros para las lotizaciones que se implanten en el sector son los siguientes:
Cuadro 2.1
Uso de iido Nueva Área Urbanizabie
LOTE DIMENSIÓN
Lote mínimo [ 25() m2
LLote máximo [ 350m2
Frente mínimo1_10m
Frentemáximo 15m
Además se deberá dejar obligatoriamente una vía de 12 ni de ancho sobre el eje del colector (le aguas servidas que pasa por esta zona junto al río Zamora.
El área total (le esta zona es 49,04 hectáreas, dividida de la siguiente manera:
1) Área de protección de río Zamora y Quebrada Chorrera (aproximadamente 30111
promedio desde el río): 5,5011t. 2) Área útil: 43,54 Ha.
tener características similares a las descritas en el cuadro 2.1. En este sector el perímetro urbano vigente abarca un área menor a la considerada por el Plan Maestro por lo tanto dependiendo del análisis a realizarse para estas zonas se podrá reducir el área de cobertura para mejorar las condiciones de cauda.l en las zonas destinadas a urbanizaciones.
2.3.2.- CARTAS, PLANOS Y AEROFOTOGRAIrVIETRÍÁ
Una herramienta importante para el desarrollo del presente estudio es las cartas aerofotogramétricas elaboradas por el Instituto Geográfico Militar, en escala 1 a 1000 y 1 a 5000 en las cuales se puede trabajar sobre datos reales de cotas de terreno, curvas de nivel, delimitación de vías, caminos, senderos, etc. Estas láminas en cronofléx abarcan la totalidad de la zona de estudio.
Además existe el levantamiento planimétrico de la Av. Salvador Bustamante Ccli y se ha realizado la medición del área de la franja de terreno entre la avenida y el río Zamora.
2.3.3.- SISTEMA ACTUAL
Hasta la fecha, en la red baja se han instalado aproximadamente 44000 metros de tubería en diámetros de 2" a 10". Esta longitud de tubería representa alrededor del 21% de la tubería existente en toda la ciudad y el material de las mismas se desglosa así 33000m en asbesto cemento y 11000 en cloruro de polivinilo PVC.
Para las Zonas Orientales 3,4 y 5 no existe ningún sistema de distribución y reserva de agua potable por lo tanto están sujetas a lo que indican los estudios del Plan Maestro y el Plan de Desarrollo Urbano para estos sectores.
2.4.- ANÁLISIS POBLACIONAL
Para el análisis poblacional se ha tomado como base el catastro urbano de la ciudad del cual se obtuvo datos corno: número de predios, número de viviendas y superficie por cada predio urbano. Además se realizó una encuesta para determinar el promedio de habitantes de una vivienda en diferentes puntos de la Zona Central Baja yZonas Orientales 3,4 y 5.
[image:35.584.160.513.662.789.2]Los resultados obtenidos se resumen en los siguientes cuadros:
Cuadro 2.2
Promedio de habitantes por lote ZCB
BARRIO O SECTOR
GRAN COLOMBIA, CIUDADELA DEL MAESTRO Y CIUDADELA FABIOLA PREDESUR, LAS PALMAS
EL VALLE, RECREO, JIPIRO
LA CUADRA, NUEVA GRANADA. TURUNUMA -AVENIDA CIJXIBAMBA
LA INMACULADA, EL PORTAL
LA PAZ, LOS MOLINOS, ESTANCIA NORTE
-PROMEDIO ~/LOTE
6.8
Cuadro 2.3
Densidad Poblacional dentro del p DESCRIPCIÓN ÁREA NUMERO 4 DE LOTES
LOTES DE LOTES EDIFICADOS
Zona Central Baja 132.330 Ha 2424 2002
Zona Oriental 3 128.34 Ha 414 277
Zona Oriental 4 y 5 128.11Ha 102 70
Nueva Área Urbanizable 43.54 Ha 41 23
(metro urbano vigente
ÚMERO DE 'N1MERO DE DENSIDAD
BLOQUES Hab.! Bloque ACTUAL Hab. fHa
2098 5.76 91.34
280 5.5 11.99
75 5.1 2.99
25 4 2.30
Cabe aclarar que el número de bloques siifica que en varios predios existen construidas más de una vivienda; y, el área en la Zona Central Baja corresponde a la. ocupada por predios urbanos, esto quiere decir que no se torna en cuenta calles y áreas verdes.
Para obtener la población y densidad en la. Zona. Central Baja al año 2023. asumiremos los siguientes criterios:
1) El número de habitantes por vivienda en los lotes actualmente edificados será de 6.8 al año 2023, valor que representa al máximo obtenido en la encuesta y que se presento en el sector del mercado "Gran Colombia" en donde la consolidación del terreno es prácticamente el 100%.
Entonces:
18 2) El área libre en la Zona Central Baja será aquella que le corresponde a los
solares no edificados. Entonces:
AL = AT * NPSE/NP AL = 132.30* (422 / 2424) AL = 23.03 Ha
En donde: AL = área libre AT =Arca total NP = de predios
NPSE # de predios sin edificar
3) Para el área que aún se encuentra libre tomamos las limitaciones definidas por el Departamento de Planificación del Municipio para los diferentes sectores de la Zona Central Baja en cuanto al área mínima de lote, a partir de estos valores asumiremos que toda el área libre que queda en la Zona Central Baja será edificada; el número de habitantes por unidad de vivienda se asume corno 6.8 al igual que en el punto anterior.
Entonces:
# de habitantes área libre año 2023 AL *6.8 /LM # de habitantes área libre año 2023 = 230300 *6 . 8 ./180 # de habitantes área libre año 2023 8700 habitantes En donde:
AL = área libre en m2
/
19
Con estas consideraciones tenernos que para la Zona Central Baja. la población al afio 2023 según la proyección realizada será de 22966 habitantes y la densidad 173.59 habitantes por hectárea. El valor asumido en los estudios del Plan Maestro es de 165 habitantes por hectárea, por lo tanto mantendremos este valor para la Zona Central Baja.
Para el análisis de las densidades en el sector norte de la ciudad; considerarnos los siguientes puntos:
1) Lotes mínimo según el departamento de planificación municipal que se establece en 250m2.
2) Porcentaje para equipamiento: áreas comunales, ocupación por 'vías y calles, este valor es aproximadamente el 25% del área a urbanizar.
Entonces:
AL = 10000m2 * (1-0.25) AL = 75001-i2
En donde:
3) El máximo número de habitantes será de 5 que es el valor promedio obtenido en las urbanizaciones más cercanas a estas zonas (La Paz y La Inmaculada, La Estancia Norte, Los Molinos).
Entonces:
Densidad = 30 *5 Densidad = 150 hab/Ha
En este punto, urbanizaciones nuevas como la de los profesores del colegio "Daniel Álvarez Burneo" y "Rosa Witt de Mahuad1* han considerado una población de 6 habitantes por lote, si adoptamos este valor la densidad sería de
180 habitantes por hectárea, valor mucho mayor al de la Zona Central Baja en la cual la proyección se realizó sobre parámetros reales; por lo tanto la densidad poblacional para las nuevas urbanizaciones que se pro yecten construir en el sector norte se f ja en 150 habitantes por hectárea.
Estas urbanizaciones se encuentran en proceso de aprobación
CAPÍTULO 3
EVALUACIÓN DE LA RED EXISTENTE EN LA ZONA CENTRAL BAJA
3.1.- SITUACIÓN ACTUAL
3.1.1.- REDES DE DISTRIBUCIÓN
De acuerdo a la nueva delimitación de zonas del Plan Maestro de Agua Potable, en lo que respecta a redes de distribución; la Zona Central Baja se encuentra dentro de la actual red baja de la ciudad.
La longitud de tubería instalada es aproximadamente 35444.55 metros. El desglose se detalla en el cuadro 3.1
[image:40.584.130.478.479.726.2]Cuadro 3.1
Tubería in.slalada en la Zona Central Baja
MATERIAL 0 INTERIOR (mm) LONGITUD (ni)
PVC 58 856.63
PVC 83 2007.29
PVC 102 2307.44
ASBESTO CEMENTO 50 5086.58
ASBESTO CEMENTO 75 3909.71
ASBESTO CEMENTO
] 100 8696.37
ASBESTO CEMENTO 150 3909.18
ASBESTO CEMENTO 200 6396,42
ASBESTO CEMENTO 250 1639.04
POLIETILENO 50 635.91
Es importante tornar en cuenta la experiencia del departamento de mantenimiento de la UMAPAL y sus técnicos en lo concerniente al estado de la tubería de algunos puntos de la red de distribución; para ello se ha recopilado la información existente en los archivos y reportes de daños de tubería en los distintos sectores de la red baja para tener una pauta sobre el estado fisico de las redes de distribución que se encuentran prestando servicio dentro de los límites de la Zona Central Baja. En el cuadro 3.2 se especifican el número de daños reparados y su ubicación.
Cuadro 3.2
Daños de tubería en la Zona Central UBICACIÓN
NUEVA GRANADA
AV. CUXIBAMBA MARGEN ORIENTAL
LA PAZ 1 y II
CALLE GUAYAQUIL
AV. SALVADOR BUSTAMANTE Ci.LI
CIUDADELA FABIOLA, GRAN COLOMBIA
AV. 8 DE DICIEMBRE (TURUNUMA. NUEVA
EL VALLE. PREDE SUR
A V . SANTIAGO DE LAS MONTAÑAS
TOTAL
Registros desde enero de 1998 a inayodel 2000.
#DED
20 13 10 o C) ç
4 4
4
Vale destacar que en el sector Nueva Granada se produjo el 33.3% del total de daños por lo que es recomendable efectuar el cambio de tubería, en todo el sector.
En' el banjo "San Rafael" se encuentran instalados 635.91 metros de tubería de Polietileno con diámetro 2"; esta tubería sufre continuos daños ya que las reparaciones que se hacen en poiietiteno no garantizan la durabilidad de las 'nism.as, otro factor importante es la baja resistencia a la presión de esta tubería (57psi 6 40rnca*) razón por la cual en la actualidad la IJMAPAL no aceptan el uso de este tipo de niaterial para redes de distribución en el área urbana ya que se ha observado en este sector de la ciudad los inconvenientes presentados que se traducen en un servicio deficiente.
Otro punto importante son las acometidas domiciliarias que si bien no incumbe en la evaluación del sistema actual, es necesario mencionar que existen continuos daf&os debido al uso de manguera de polielileno y accesorios plásticos en las acometidas desde la red al medidor, como una posible solución a este inconveniente se propone en uso de tubería y accesorios PVC presión roscabie o cobre.
3.1.2.- VÁLVULAS E I]TDRANTES
Siguiendo los planos de catastro de válvulas e hicirantes existentes en los archivos del Departamento técnico de la UMAPAL, se procedió a realizar la verificación e inspección de válvulas e hidrantes instalados en la Zona Central Baja, trabajo que
servirá para tener un conocimiento real del estado de funcionamiento y operación del sistema. Como resumen general, se logró ubicar 44 válvulas y 41 hictrantes.
Sobre las válvulas se puede acotar que el catastro tiene referenciadas 88 válvulas, mientras que en el sitio se logró ubicar 44; las mismas que fluctúan entre diámetros de 50rnm y 250rnin, la principal razón para no ubicarlas se debe a que éstas se encuentran bajo tierra o pavimento y no se ha procedido a levantarlas a nivel de la calzada.
De lo observado en las válvulas que fueron localizadas, unas pocas presentan los siguientes defectos:
a. Fuga de agua alrededor del vástago b. Caja válvula sin tapa
[image:43.585.36.530.39.801.2]e. Caja válvula descentrada d. Caja válvula llena de tierra
Cuadro 3.3
cionw,iiento de válvulas
VALVULAS BUENO REGULAR
7
7
9 8 1
7 7. 1
3 ____ 3
12 10 2
6 6
44 40 4
Estado de
50
75
100 150 200'
250
TOTAL
Adeiüá ' para el barrio San Rafael se encuentran instaladas 2 válvulas cortadoras - roscadas y diámetro 50nmi que no poseen caja de protección y están enterradas bajo
Cuadro 3.4
Ubicación de válvulas defectuosas y sus inconvenien res
UBICACIÓN DIÁMETRO (mm) INCONVENIENTE
Calle Daniel Álvarez Burneo y Av. 200 Caja válvula sin tapa Santiago de las Motañas
Santiago de las Montañas y Juán de 100 Caja válvula sin tapa y
Velasco llena de tierra, no
operable.
Riobamba y tarqui 75 Caja válvula sin tapa y llena de tierra, no operable.
Av. Salvador Bustamante C., 200 Fuga de agua alrededor
esquina de SOLCA del vástago.
Las válvulas que se encuentran mejor instaladas corresponden a aquellas que se ubican en los anillos principales de la red y las colocadas en las urbanizaciones del Maestro y Estancia Norte cuyas cajas válvulas se encuentran levantadas al nivel de calzada y su operación no presentan problemas.
En lo concerniente a hidrantes, se pudo constatar su falta en sectores como la Av. Cuxibamba, Ciudadela Fabiola y San Rafael. De los hidrantes instalados varios presentan anomalías que anulan o dificultan su operación, los resultados se agrupan en el cuadro 3.5
26 Cuadro 3.5
Ubicación de hidrantes defectuosas y sus inconvenientes
UBICACIÓN DE ESQUINA TIPO DETALLE
Av. Salvador Bustamante Ccli y TRAFICO Semi enterrado sin tapón
calle Puerto Bolivar salida 2 ½"
Av. Salvador Bustamante Celi y TRAFICO Sin tapón salida 2 ½", ia.
D.Amiijos (parque jipiro) de agua por válvula auxiliar
Av. Salvador Bustamante Ccli y TRAFICO Semi enterrado
calle Ochoa Muñoz
Av. Salvador Bustamante Ccli y TRAFICO Semi enterrado sin tapones
calle Jaime Roldos salida 2 ½"
Av. Salvador Bustamante Ceh y TRAFICO Tuerca de operación rota y
calle Blanca Cano (La Paz 1) sin casquete superior
Av. Salvador Bustamante Ccli y TRAFICO Semi enterrado
calle Guayaquil.
Calle Guayaquil y Av. Nueva TRAFICO Sin tapón lateral salida 2 ½"
Loja (La Cuadra)
Calle Jerónimo Carrión y Calle TRAFICO Sin tapón lateral salida 2 ½" Garcia Moreno (Nueva Granada)
Calle Santo Domingo y Quevedo r TRAFICO Sin tapón lateral 2 ½"
(Quinta Leonor) Seguro Social. Tuerca de operación
agarrotada
Calle Santo Domingo e Ibarra 1 TRAFICO Semi enterrado sin tapones
(Quinta Leonor) Seguro Social. salida 2 ½"
Av. 8 de Diciembre junto al TRAFICO Tuerca de operación
estación de bombeo de Caflulosa tapones agarrotados.
3.1.3.- RESERVAS
Se ubican en el sector San Ca yetano. en las calles Berlín y Rom., sus características se resumen en el cuadro 3.6
Cuadro3 .6
Características de reservas Zona Central Baja
CARACTERISTICAS TANQUE 8001113 TANQUE 1000m3
Cantidad 2
Forma Circular Circular
Material Hormigón armado Hormigón armado
Cota de salida 21 02msnm 21 02msnm
Diámetro exterior 16.40111 18. 20m
Diámetro interior 1 5.95m 17. 80m
Nivel de agua 4.08m 4.16m
Diámetro tubería de entrada 200nim 300mm
Diámetro tubería de salida 200mm 250mm
Diámetro desborde 200mni 300mm
Diámetro desagüe 200mm 300mm
Hora de inicio de llenado 221100 22H00
Hora de terminación de llenado 05H00 051100
FiltracionesNo No
Estado Bueno Bueno
3.2.- EVALUACIÓN HIDRÁULICA DE LA RED EXISTENTE EN LA ZONA
CENTRAL BAJA CON PROYECCIÓN AL AÑO 2023
El programa Cybemef' permite entre sus opciones revisar los datos hidráulicos para cualquier nudo o tramo de toda la red, por lo que el soporte informático de la presente tesis podrá ser utilizado para varias condiciones de demanda.
3.2.1.- BASES DE DISEÑO
El coeficiente de rugosidad es 140 tanto para la tubería PVC como para el asbesto cemento, la dotación en la Zona Central Baja será de 250litros por habitante y por día: y. su composición es la siguient&:
TIPO DE CONSUMO
Residencial Industrial Comercial Institucional Pérdidas TOTAL
Cuadro 3.7
Jón de la dotación media DOTACIÓN (lit/hab/dia
145 12.5 25
62.5 250
PORCENTAJE 58%
5% 10%
2% 25% 100%
Esta dotación es la exigida por el Departamento Técnico de la LIIvIAPAL para la elaboración de los nuevos proyectos de urbanización en esta zona.
La densidad poblacional de acuerdo con el análisis efectuado en el capítulo 2 es de 165 habitantes por hectárea. El área total es 161.17Ha que inclu yen calles y parques: mientras que las 132.3011a es el área neta que ocupan los predios urbanos.
Los factores de rnayoración para la obtener los caudales máximo diario y máximo horario se aplican al consumo o caudal medio diario (qnío y son:
o Caudal medio diario (Quid):
Qmd = área x deridadftura x dotación 86400
Qmd = 161.I7Hax 165hab/Hax 250/it/hab/día 86400
Qind 76.95 Iit/eg
u Caudal ,mfrmuw diario (OTíl)):
QMD = 1.3 Qmd
QMD = 1.3 x 76.95 iit/:seg
QMD = 100.04 lít/seg
Caudal máximo horario (OMH):
QAÍH = 1.5 QIvÍD
QÁ ÍH 1.SxI00.041i1/s'eg
QAÍH = 150.05 lit/seg
El volumen de almacenamiento según lo establecen las normas del ex rEOS será: • V t = V r + ± V e
V t=1662±516+416
30 En donde:
Vt = volumen total de almacenamiento o reserva
Vr = volumen de regulación (25% del consumo medio diario Quid)
Vi = volumen para protección de incendios (lOO jP P población en miles)
-En poblaciones menores a 20000 habitantes J' i =) O -j P Ve volumen de emergencia (25% de Vr)
3.2.2.- ANÁLISIS DE RESULTADOS
La simulación matemática se la practicó para el caudal máximo horario.
Los resultados son obtenidos partiendo de la suposición que la red opera con todas sus válvulas abiertas y no existen pérdidas por fuga de agua. El chequeo hidráulico además considera únicamente la tubería instalada hasta la fecha.
Concluidos los cálculos se observó lo siguiente:
1. Las velocidades en los tramos P-143, P-55 y P-208 de la malla de cálculo sobrepasan el limite aceptable con 3.35m/s, 2.02mfs y 2mIs respectivamente. La velocidad más baja se presenta en los tramos P-293 con 0.001 8mIs y P-328 con 0.0038m/s.
2. Las presiones fluctúan en un rango de 11.03mca y 64.00mca; estos valores se presentaron en las juntas J- 129 y J-75 de la malla de cálculo.
3. Las urbanizaciones La Inmaculada, La Paz 1 y la Paz II están sujetas presiones dinámicas muy elevadas que sobrepasan los 55mca.
P-176 en la calle Pujili con 0.04mi's, P-109 en la calle Santo Domingo de los
Colorados con 0.02mIs, y P-34 en la calle Piñas de la urbanización Isaac Ordóñez con 0.03in's de velocidad*.
5. El volumen requerido para toda la Zona Central Baja al año 2023 es de 259m3
existiendo en la actualidad 2600m3.
3.2.3.- CONTROL DE VELOCIDAD Y PRESIÓN EN LAS REDES
Como se ha podido observar, las velocidades y presiones están fuera de los valores
recomendados por las normas del ex IEOS; se evaluaron varias alternativas para mejorar las condiciones hidráulicas en las redes de distribución siendo las mejores las subsiguientes.
3.2.3.1.- PRIMERA ALTERNATIVA
Sugiere el cambio de tubería y mayoración de diámetro en ciertos tramos de la red de distribución y la instalación de tres válvulas reductoras de presión en puntos estratégicos de la malla. La tubería de asbesto cemento será reemplazada por tubería PVC uPSE para una presión de trabajo de iMpa cuyo diámetro nominal es el exterior (para la simulación matemática se ha tomado en diámetro interior).
Los tramos de tubería a cambiar son:
1. Tramo P-102 entrenudos J-40 y J-80, se cambia diámetro l0ornm por 160mm. 2. Tramo P-143 entre nudos J-101 y J-119, se cambia diámetro lOOmm por
200mm.
3. Tramo P-208 entre nudos J-113 y J-169, se cambia diámetro lOOnim por l6Omm.
4. Tramo P-212 entre nudos J-171 y J-213, se cambia diámetro lOOrnm por l6Omm.
5. Tramo P-215 entre nudos J-175 y J-213, se cambia diámetro 75mm por 1 lOmm. 6. Se conecta los nudos J-102 y J-130 con tubería de diámetro 160mrn.
Las válvulas reductoras de presión se regularán para disminuir la presión de entrada en 20 metros de columna de agua, la selección del tipo de válvula y sus componentes internos deberán ser cuidadosamente analizados para evitar la cavitación en las mismas. La ubicación de las válvulas es la siguiente:
1. A v. Orillas del Zamora y calle Juan de Velasco frente al edificio de PREDESUR, tubería de 200mm; la presión de entrada será 57.02mca y la de salida 37.05mca.
2. Av. Salvador Bustamante Ccli y calle D. Annijos esquina del conservatorio de música, tubería de 200mm de diámetro margen oriental; la presión de entrada será 54.74mca y la de salida 34.77mca.
3.2.3.2.- RESULTADOS
Los resultados obtenidos una vez realizados los cambios descritos anteriormente son los siguientes:
1. Las velocidades bajaron especialmente en los tramos más críticos como el P-143 y P-208 cuya velocidad ahora es 1.92m1s y 1.24nt1s respectivamente. 2; En los anillos o mallas secundarias de distribución la velocidad esta por debajo o
muy cercana a 1. 5m!s, valor recomendado en las normas de diseño.
3. Existen ciertos tramos en los cuales la velocidad fluctúa entre 1.7 y 2.03m/s, estos valores son aceptables y se presentan en los anillos principales de distribución y a la salida de los tanques de reserva en donde se puede aceptar valores de 2mIs ya que se trata en definitiva de una conducción.
4. Instaladas las válvulas aliviadoras, las presiones en la red bajaron notablemente siendo la mayor en el nudo J-9 con 51.06mca y la menor en el nudo J-21 con 8.39mca que corresponde al punto más alto de la red. este último valor es aceptable a pesar de que la norma indica un mínimo de lOmca ya que se trata. de un sector eminentemente residencial.
3.2.3.3.- SEGUNDA ALTERNATIVA
34 La división de las redes se efectué considerando las presiones rnxirnas admisibles Y la capacidad de los anillos principales de distribución; así, la red alta tiene corno limite la calle Guayaquil y la red baja comienza desde la calle Guayaquil hacia el norte.
La división implica realizar varios empates para separar las redes y cambios de tubería en aquellos sitios en donde las velocidades superaban los 2m/s, todos los empates y cambios de tubería se harán en material PVC uPSE cuyo diámetro nominal corresponde a la medida exterior del tubo. Los cambios efectuados son:
1. Se conecta los nudos J-4 y J-5 con tubería de 315mm
2. Se elimina el tramo que conecta el nudo J-45 con el nudo J-5 3. Se conecta los nudos J-16 y J-19 con tubería de llOmrn 4. Se elimina. el tramo entre los nudos J-16 y J-18.
S. Se conecta los nudos J-150 y J-113 con tubería de 160rnm. 6. Se conecta los nudos J-102 y J-130 con tubería de 160mrn. 7. Se conecta los nudos J-163 y J-169 con tubería de llOmm. 8. El diámetro de los tramos P-l. P-4 se cambia a 31 Smrn.
9. El diámetro de los tramos P-192, P494 y P-198 se cambia a 160mm. 10. Se cambia el diámetro del tramo P-143 a 200mm.
3.2.3.4.- RESULTADOS
Los resultados obtenidos una vez divididas las mallas y realizados los cambios descritos anteriormente son:
5. La velocidad máxima para la red baja es 1 .66m!s valor que se presenta en la salida del tanque de reserva; por lo tanto es tolerable.
6. La velocidad máxima en la red alta es 1. 08rn1's.
7. La presión mínima en la red baja se presenta en el nudo J-237 con 12.21.mca. y la máxima en el nudo J-75 con 47.14mca.
8. En la red alta la presión mínima esl5.44mca en el nudo J-21 y la máxima 57.87mca en el nudo J-288.
Se puede observar que ésta alternativa es la más favorable para lograr un mejor control de velocidad y presión en las redes; por lo tanto sobre ésta se ha procedido a efectuar el chequeo hidráulico para cuando suceda un flagelo que de acuerdo a la norma en poblaciones mayores a 20000 habitantes debe realizarse con dos hidrantes que arrojen un caudal de 24 lis funcionando simultáneamente.
Cuadro 3.8
Hidraizíes (lite se su 'i ere instalar
CANTIDAD UBICAC ION
Esquina de la Av. Cuxibamba y calle Cañar
Esquiii de la Av. Cuxibamba y calle Latacunga margen occidental
Esquina de la Av. Cuxibamba y calle B.Cevallos
TIPO "Milan" 90nini
"Milan" 90mm
"Milan" 90mm
El radio de operación de estos hidrantes es aproximadamente 300m que es una distancia aceptada por las normas. La instalación de estos nuevos hidrantes y la habilitación de aquellos que se encuentran en mal estado es un punto importante a considerar por parte de la UMAPAL.
3.3. - CONCLUSIONES
CONCLUSIÓN #l: De la investigación realizada y los datos obtenidos, se puede colegir que el funcionamiento de la red existente en la Zona Central Baja tal como la propone el Plan Maestro, presentará inconvenientes ya que las velocidades y presiones en varios puntos de la malla sobrepasan los límites admisibles según lo demuestras los cálculos.
CONCLUSIÓN #3: La tubena más antigua en material PVC, cuenta con aproximadamente 15 años de instalación por lo tanto tiene todavía una utilidad de 10 años de acuerdo con lo que indican los fabricantes*.
CONCLtJSIÓN#4 : De las dos alternativas planteadas para el control de velocidad y presión en la Zona Central Baja, la segunda es la que presenta mejores condiciones ya que usa menos válvulas reductoras de presión, mantiene velocidades en rangos y presiones aceptables; y además permite una mejor distribución del caudal de reserva va que en la práctica el agua tiende a irse hacia las partes más bajas de la red de distribución perjudicando a los sectores más altos.
CONCLUSIÓN #5: La. reserva existente para el abastecimiento de la. Zona Central Baja es suficiente ya que excede en 6rn3 al volumen calculado, por lo tanto no es necesario construir reservas adicionales.
CONCLUSIÓN #6: Tal corno lo demuestran los cálculos, la inclusión de
nuevas áreas dentro de la Zona Central Baja no será posible ya que la capacidad de transporte de caudal de las tuberías y el volumen de reserva existente podrá servir en forma eectivaniente solo al área delimitada por los consultores del Plan Maestro de Agua Potable.
38
3.4.- RECOMENDACIONES
RECOMENDACION #l: Si bien la tubería instalada en material asbesto cemento (clase 20) resiste una presión de (285PS1 ó 199mca)*, ésta en su mayoría cuenta con más de 30 años de trabajo por lo que se recomienda tomar muy en cuenta el cambio de las mismas ya que el desgaste debilita las paredes de la tubería y por ende la capacidad de resistencia disminuye, esta afirmación surge del análisis de reporte de daños en la Zona Central Baja, la experiencia del departamento de mantenimiento y de las observaciónes realizadas a las tuberías que se han cambiado en algunos puntos de la red.
RECOMENDACION #2:Las válvulas reductoras de presión deberán ser de pistón y no de neopreno ya que sirven para cualquier presión de trabajo y no se descalibran internamente. En todo caso para su adquisición se deberá solicitar al fabricante las especificaciones completas.
RECOMENDACION #3:El levantamiento de válvulas al nivel de calzada, la reparación de aquellas que están dañadas o con inconvenientes, y el arreglo e instalación de hidrantes en los lugares sugeridos; son actividades que la UMAPAL debe ejecutar para perfeccionar el funcionamiento y manejo de la red.
RECOMENDAC1ON #4:La tubería de polietileno existente en el sector San
Rafael debe ser reemplazada por PVC uPSE (unión por sellado elastomérico) para una presión de trabajo de 1 .00Mpa y diámetro 63mm para garantizar la
durabilidad de la misma ya que las presiones estarán alrededor de los SOmca que es el máximo admisible para el polietileno de 2".
RECOMENDACIÓN #5:Para las reservas existentes se propone realizar el mejoramiento ' reparación del cerramiento, obras de limpieza.pinmrt - y
-estabilización de taludes.
Pj RECOMENDACIÓN #6:La instalación de un sistema de niediciói ..-. un sistema de aforo de caudales de entrada y salida en cada tanque p.rmi1irÇ:T lo futuro realizar lecturas macrométricas que sirvan para construir las curvas acumuladas de alimentación y distribución.
RECOMENDACIÓN #7: Se debe depurar la ubicación de hidrante tipo 'Iráfico" (12 lis) y los tipo 'rni1an" (5 l/s) colocándolos en aquellos nudos en donde se garantiza que arrojarán el caudal deseado según los resultados producto del análisis desarrollado (página 153 anexo cálculos hidráulicos).
RECOMENDACIÓN #8: Realizar una campaña para reducir el porcentaje de pérdidas de agua que fluctúa alrededor del 45 9,0`. La reducción de gastos por el
CAPÍTULO 4
INCORPORACIÓN DE NUEVAS AREAS AL PLAN MAESTRO
4.1.- FRANJA OCCIDENTAL DE LA AV. SALVADOR BUSTAMANTE CELI
Se implanta en el distrito 3 sector 14 del Plan de Desarrollo Urbano de la Ciudad, tiene un área total de 49.04Ha y un área útil de 43.54Ha. Hasta el año 1998 era considerada corno "suelo no urbanizable" y no fue tomada en cuenta al momento de la planificación del nuevo sistema de agua potable de la ciudad.
Una, vez aprobado el cambio de uso de suelo y establecidos los parámetros de subdivisión, esta área ha sido habilitada para ser objeto de loteo.
4.1.1.- POBLACIÓN FUTURA
En el capítulo 2 se realizó la estimación de la densidad poblacional futura con el criterio de que al final del período de diseño toda la zona estará habitada.
La densidad poblacional estimada es de 150 habitantes por hectárea; así la población futura será igual a:
Población fillura = 150 hab/Ha x 43.541-Ja
4.1.2.- DOTACIÓN Y CAUDALES DE DISEÑO
Según el departamento técnico de ha la dotación en este sector debe ser de 250litfhab/día con las mismas variaciones de consumo considera el estudio del Plan Maestro. Con estos datos los caudales de demanda serán:
Caudal medio diario (C)md):
Qmd población futura x dotación 86400
Qmd = 6531 hab. X 25 0 ¡it/hab/día 86400
Qmd 18.90 lit/seg
Caudal nuixznw diario (QMD):
QMD = 1.3 Qmd
QMD 1.3 x 18.90 lit/seg
QMD 25.57 ¡it/seg
Caudal máximo horario (OMH): QMH = 1.5 QMD
QMH = 1.5x25.571it1seg
42 Cuadro 4.1
caudales de diseño Zona Norte 1 DENSIDAD POBLÍÓN CAUDALEI ÁÑó025 (habitantes) Qmd QMD
150 440 j1.27 1.65
150 1302
J 3.77 4.90
150 1427 4.13 5.37
150 483 1.40 1.82
150 J 1401 4.05 5.27
150777 2.25 2.92
150 702 2.03 2.64
16531 18.90 1 24.57 NUDO
(HA)
3 2.93
9 8.68
14 9.51
20 322
23 9.34 31 5.18 38 4.68 43.54
(lit/seg.
MD41 1 QMH 2.48 7.35 8.05 2.73 7.90 4.38 5 3.96 29.57 36.85
4.1.3.- RESERVA REQUERIDA
El volumen de almacenamiento o reserva que se necesita para esta zona es de 540m3, pudiéndose adoptar un valor de 500m3 ya que la población es cercana a los 5000
habitantes para lo cual la norma no aconseja dejar un volumen de emergencia.
El cálculo del volumen de reserva es el siguiente:
V IV r+V z+V e
En donde:
l/t = volumen total de almacenamiento o reserva
Hr = volumen de regulación (2501,6 del consumo medio diario Qmd)
V i = volumen para protección de incendios (para poblaciones menores a 10000 habitantes es el volumen equivalente a una boca de fuego de Q=5 i/s durante 2. horas)
4.1.4.- DISEÑO RED DE DISTRIBUCIÓN
Debido a que no se ha realizado la apertura de calles en esta franja. para la ubicación del anillo principal de distribución, tomaremos como referencia la Av. Salvador Bustamante Ccli. la calle Homero Idrovo. y la vía de 12 metros de ancho que todo urbanizador deberá construir obligatoriamente sobre el eje de los inleiceptores marginales. Estas
permiten ubicar el añilo principal de distribución :a que recorren el perímetro de toda la zona y así se garantiza un normal abastecimiento y distribución de agua potable en las redes secundarias que se proyecten a futuro en este sector.
Las áreas de servicio, consumos. mala (le cálculo y curvas de presión se encuentran en las láminas 5, 6 y 7 del anexo de planos; y, los cálculos hidráulicos en el anexo correspondiente.
Las velocidades se mantienen por debajo de 1.5mIs a excepción del tramo P-1 en donde la velocidad es 1.721nIs que es un valor aceptable ya que se trata de un tramo de conducción. Las presiones dinámicas para el balance hidráulico con el caudal máximo horario flO sobrepasan los SOmca.
La simulación matemática se ha realizado con el caudal máximo diario más incendios para el diseño de la red y el caudal máximo horario para la comprobación de presiones.
4.1.5.- ANÁLISIS
Con estos datos se reafirma la conclusión del capitulo 3 en la cual se hace mención a que no se puede incluir esta área dentro de la Zona Central Baja ya que provocaría la caída de presiones por.dehajo de los lOmca en varios puntos de la red y las velocidades sobrepasarán valores de 2.4mis en los anillos principales de distribución.
También se Puede apreciar que no podrá estar dentro de la Zona Oriental 3 va que las presiones estáticas en la red sobrepasarían con mucho los 70mca recomendados por las normas de diseño, ésto se debe a que las reservas de la zona ZE3 se implantan en la cota 2230msnm y las cotas de la franja están bajo el nivel 2024. 75msnm.
La reducción de presión en el nudo J-2 en l0mca garantiza que las presiones aguas abajo tengan un valor máximo de 48.77mca y un mínimo de 29.65mca.
4.1.6.- CONCLUSIONES
CONCLUSIÓN #2: La provisión de agua potable para el tanque de reserva se podrá realizar desde la nueva planta de tratamiento ubicada en el sector El Carigán mediante la "Línea de Transmisión Norte" a construirse para alimentar a los tanques de la Zona Oriental 3 de la cual se puede hacer una derivación. La distancia aproximada entre esta línea de transmisión y el sitio donde se implanta la nueva reserva es aproximadamente 900m y el caudal adicional que debe conducir la línea de transmisión. es 27.03lit/seg por tratarse de una conducción en donde el caudal de diseño es el máximo diario más el 10%.
CONCLUSIÓN #3: De lo observado se llega a la conclusión de que se debe considerar a esta área como otra zona o red de distribución del Plan Maestro de A2ua Potable de Loja; y, a partir de ahora la denominaremos Zona Norte Baja 'ZNB".
CONCLUSIÓN #4:Tratndose de un sistema urbano que servirá a áreas densamente pobladas la construcción de un tanque rompe presión presenta complicaciones como: expropiación de terreno, costos de construcción, peligro de contaminación. equipamiento con válvula flotadora, etc., por estas razones la mejor opción es la utilización de una válvula reductora de presión.
4.1.7.- RECOMENDACIONES
RECOMENDACIÓN #2: Del análisis realizado se recomienda que la UMAPAL al dar la factibilidad de servicio de agua potable para las urbanizaciones que se deseen construir en la Zona Norte Baja, exija mantener los diámetros del anillo principal de distribución, la dotación y la densidad pohiacional obtenidas en el presente estudio.
RECOMENDACIÓN #3: El departamento de Planificación del L Municipio de Loja, deberá mantener como parámetro de diseño en subdivisiones y lotizaciones un área mínima de 250m2.
RECOMENDACIÓN #4: El tipo de vivienda deberá ser unifamiliar, esta sugerencia se hace para mantener la densidad poblacional de 150 habitantes por hectárea; por lo tanto los coeficientes de ocupación de suelo (COS) y utilización de suelo (CUS) deberán estar alrededor del 60 y 1209,1¿ respectivamente.
RECOMENDACIÓN #5: El diámetro interior mínimo de la tubería para las redes secundarias será 58mm (exterior 63mrn) y la presión de trabajo iMiPa.
4.2. URBANIZACIÓN SAMANA
Se encuentra en la parroquia El Valle Distrito 3 Sector 15 del Plan de 1)esai'rollo Urbano de la ciudad y también estaba considerada como "área verde no urbanizahie". En el año 1996 se aprueban los estudios definitivos que contemplan la construcción de captación, conducción, planta de tratamiento y reservas, encontrándose ejecutadas hasta la fecha todas las obras.
El perfil técnico es el siguiente:
. Área total = 23.36 hectñreas e Población futura 5000 habitantes • Caudal Máximo Diario = 1.5 x Qmd o Caudal Máximo Horario = 2.0 x QII o Caudal de diseño = 43.401 litros/segundo
e Volumen de reserva = 435rn3 (3 unidades de 145m3 cada una)
Aún
sin
entregarse al 1. Municipio de Loja las obras construidas por la urbanización "Samana" la TIMAPAL tiene como objeto incluir esta. área dentro del nuevo sistema de-abastecimiento de la ciudad ya que no es política de la institución mantener varios sistemas dentro de la. misma ciudad.elevadas respecto al nudo más cercano del anillo de distribución de la Zona Central Baja, este punto es el J-51 que está a una cota de 2040. l0nisnm y tiene una presión dinámica de 31.42rnca por lo tanto no se puede anexar ni siquiera una parte de la urbanización a la. Zona Central Baja.
4.. 1.- ALTERNATIVA DE SOLUCIÓN
Para alcanzar el objetivo propuesto, se plantea a continuación una alternativa que luego quedará a consideración de la LIIVIAPAL.
Consiste en incluir la urbanización "Samana" en la Zona Oriental 2 (ZE2) del Plan Maestro de Agua Potable de Loja, esto se logrará elevando la cota de implantación y aumentado el volumen de la reserva destinado para esta zona. La alternativa planteada surge acogiendo lo indicado por los diseñadores del Plan Maestro en el anexo de cálculos hidráulicos de la conducción de agua tratada en la que se dice: 'En el nudo 42 que corresponde a la Zona Oriental 2 (ZE2), se ha ciclado previsto una presión residual
superior a los 40mca con la finalidad de que si el desarrollo urbano de esa zona así lo
exige pueda derivarse un sub-ramal, con un diámetro pequeño de tubería que podría
ser 50 ó 75mm a un tanque de menor capacidad ubicado uno 25 6 30 metros inris
arriba, o en su defecto, trasladar la ubicación del tanque ZE2 a la nueva cota
requericia*)
La propuesta de los consultores es la construcción de una reserva de 600m3 en el Sector de "San cayetano Bajo" a una cota de 2165rnsnm. Con la opción descrita anteriormente, se puede llegar con un ramal secundario a la cota 218 Smsnm en donde se podrá construir una reserva, para la urbanización "Samana" o en su defecto subir la reserva de la zona ZE2 a la cota 21 88msnm. Es necesario señalar que no se puede llegar a las reservas construidas ya que las mismas están a una cota de 2214.40msnrn
En el sistema de la urbanización, la cota 2188msnm corresponde al tanque rompe presiones #1 desde donde se parte con una tubería en PCV E/C 160mm hacia la red de distribución, las pérdidas por fricción son 8.77mca en 220m de longitud y la velocidad del flujo 2.68inIs, estas condiciones pueden ser mejoradas aumentado el diámetro a 225mm con lo cual las pérdidas bajarán a 1.63mca y la velocidad a 1.31.mís. La intención de este cambio es disminuir las pérdidas para poder bajar la cota de ubicación de las reservas hasta los 2178.50msnm.
